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Modélisation des assemblages de ballons pressurisés stratosphériques

Published online by Cambridge University Press:  09 July 2008

Pierre Selva ,
Olivier Dalverny ,
Sébastien Mistou ,
Moussa Karama ,
Joël Alexis  and
Arnaud Deramecourt
Pierre Selva
Affiliation:
Laboratoire Génie de Production, École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes, 47 avenue d'Azereix, BP 1629, 65016 Tarbes Cedex, France
Olivier Dalverny
Affiliation:
Laboratoire Génie de Production, École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes, 47 avenue d'Azereix, BP 1629, 65016 Tarbes Cedex, France
Sébastien Mistou
Affiliation:
Laboratoire Génie de Production, École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes, 47 avenue d'Azereix, BP 1629, 65016 Tarbes Cedex, France
Moussa Karama
Affiliation:
Laboratoire Génie de Production, École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes, 47 avenue d'Azereix, BP 1629, 65016 Tarbes Cedex, France
Joël Alexis
Affiliation:
Laboratoire Génie de Production, École Nationale d'Ingénieurs de Tarbes, 47 avenue d'Azereix, BP 1629, 65016 Tarbes Cedex, France
Arnaud Deramecourt
Affiliation:
CNES Centre de Toulouse, 23 avenue Édouard Belin, 31055 Toulouse Cedex, France
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Abstract

La modélisation et la fabrication des ballons pressurisés stratosphériques longue durée à usage scientifique sont un défi pour le CNES. Ils sont constitués de plusieurs fuseaux en tri-couches PET/PA/PET d'épaisseur 50 µm, assemblés entre eux par des rubans adhésifs en PET de 23 µm d'épaisseur. À ce jour, un problème majeur apparaît lors des missions de vol, se traduisant pour certains ballons par une destruction prématurée. Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique des ballons pressurisés stratosphériques et plus particulièrement sur les assemblages des films polymères constituant le ballon. Dans un premier temps, une campagne d'essais de nanoindentation nous permet d'identifier les propriétés élastiques des matériaux après assemblage, et ce pour deux températures de vol du ballon. Dans un second temps, nous modélisons un assemblage nominal en approche 2D puis 3D. Plus particulièrement, un exemple d'application de la technique de submodeling est présenté à partir de la modélisation d'un défaut de la jonction. Enfin, à l'aide de la méthode des plans d'expériences et de simulations éléments-finis, nous étudions l'influence des paramètres de conception sur la tenue mécanique d'un assemblage type.

Keywords

Polymers filmsthin structuresnanoindentation testfinite-elementssimulationsfactorial designstratospheric balloonsFilms polymèresstructures mincesnanoindentationmodélisationéléments-finisplans d'expériencesballons stratosphériques
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 9 , Issue 2 , March 2008 , pp. 159 - 165
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2008

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References

Vialettes, P., Siguier, J.-M., Guigue, P., Karama, M., Mistou, S., Dalverny, O., Granier, S., Petitjean, F., Experimental and numerical simulation of super-pressure balloon apex section: Mechanical behaviour in realistic flight conditions, J. Adv. Space Res. 37 (2006) 2082–2086 CrossRef
Oliver, W.C., Pharr, G.M., Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinement to methodology, J. Mater. Res. 19 (2004) 3–20 CrossRef
P. Vialettes, Simulation numérique et expérimentale du comportement mécanique des ballons pressurisés stratosphériques, Thèse de l'École Nationale Supérieure de l'Aéronautique et de l'Espace, 445, 2005
G. Box, W.G. Hunter, J.S. Hunter, Statistics for Experimenters, an introduction to Design, Data analysis and Model Building, Wiley Intersciences, 1978