15 Mars – Soutenance de thèse de Jean Vereecke
10 h ENSAM, amphi La Rochefoucauld Liancourt
Sujet Vers une conception optimale des réservoirs composites pour le stockage cryogénique
J'ai le plaisir de vous convier à ma soutenance de thèse intitulée :"Vers une conception optimale des réservoirs composites pour le stockage cryogénique" qui aura lieu le vendredi 15 mars à 10h à l'ENSAM, amphi La Rochefoucauld Liancourt. Cette thèse a été réalisée au laboratoire I2M en collaboration avec le CNES et ArianeGroup.
À la suite ce cette soutenance, un pot vous sera proposé dans la salle de convivialité à côté de l'amphi. Vous êtes tous conviés, et je pense notamment aux personnels administratifs et techniques qui m'ont assisté, à l'IUT comme à l'ENSAM, au cours de ces trois années.
Le jury sera constitué de :
Frédéric Laurin | Ingénieur de Recherche HDR, ONERA | Rapporteur |
Emmanuel Baranger | Directeur de Recherche CNRS, LMPS ENS Paris Saclay | Rapporteur |
Aurélien Doitrand | Maitre de Conférences, INSA de Lyon | Examinateur |
Fabienne Touchard | Directrice de Recherche CNRS, Institut Pprime | Examinatrice |
Christophe Bois | Professeur des Universités, I2M, Université de Bordeaux | Directeur de thèse |
Jean-Christophe Wahl | Maitre de Conférences, I2M, Université de Bordeaux | Co-encadrant |
Ludovic Ballère | Ingénieur docteur, Arianegroup | Invité |
Florian Lavelle | Ingénieur, CNES | Invité |
Résumé :
Dans un contexte de réduction de masse et de coûts des lanceurs spatiaux, la conception de réservoirs en composites sans liner représente un enjeu technologique. Leur rapport masse/performance en fait un matériau à haut potentiel pour l'industrie aérospatiale, mais leur perméabilité constitue un facteur limitant. En effet, la pressurisation du réservoir et les températures cryogéniques des ergols génèrent des endommagements microscopiques qui coalescent et peuvent former des chemins de fuite. Il existe donc une relation forte entre l’endommagement du stratifié composite et sa perméabilité. Une stratégie de développement d’un modèle prédictif de perméabilité est proposée. Elle repose sur un dialogue entre la caractérisation du comportement élastique-endommageable du pli et les simulations réalisées à partir de la mécanique de la rupture incrémentale (ou Finite Fracture Mechanics – FFM). L’approche est validée expérimentalement puis, par le biais d'une méthode d'homogénéisation, le modèle est transposé à l’échelle supérieure, adaptée cette fois à une utilisation en bureau d’études. Il permet d'évaluer l'état d'endommagement de chaque pli en fonction du chargement thermomécanique, et de le relier à un débit de fuite global. Enfin, le modèle est confronté expérimentalement grâce à des essais sur éprouvettes tubulaires. Ces essais permettent de valider la stratégie de modélisation et d’établir le domaine de validité des prédictions.
Abstract :
In a context of mass and cost reduction for space launch vehicles, the design of linerless composite tanks constitutes a technological challenge. Their mass-to-performance ratio makes them a high potential material in the aerospace industry, but their permeability is a limiting factor. Indeed, tank pressurization and cryogenic propellant temperatures generate microscopic damage that can coalesce and form leak paths. Therefore, there is a strong relationship between damage to the composite laminate and its permeability. A strategy for developing a permeability prediction model is proposed. It is based on a dialogue between characterization of the elastic-damage behavior of the ply and simulation based on Finite Fracture Mechanics (FFM). The approach is validated experimentally and then, through homogenization methods, the model is transposed to a larger scale, adapted this time for use in an industrial context. This enables the damage state of each ply to be assessed as a function of thermomechanical loading and to connect it to an overall leakage rate. Finally, the model is experimentally tested on tubular test specimens. These tests validate the modelling strategy and establish the validity domain of the predictions.Bonne journée, Jean Vereecke
