Contributions to topology optimization of damping joints for space applications
Contributions à l'optimisation topologique de liaisons amortissantes pour des applications spatiales
Résumé
Thanks to their damping properties, elastomer materials are commonly used in the aeronautics and aerospace industries in order to reduce vibrations coming from external sources.When this material is placed between subs-systems of a mechanical assembly, it is able to protect the integrity of sensitive equipment such as electrical or optical devices.To study this phenomenon, this PhD thesis is based upon a representative finite element model of an industrial application composed of a payload that we aim to protect, a dispenser through which vibrations coming from the launcher are transmitted, and links between these sub-systems.The damping material is added inside the links which then have to handle two contradictory aims: transmitting static loads and damping vibrations.First of all, the material's positioning as well as its mechanical properties are determined by using a parametric optimization numerical strategy.Then, in order to improve the links’ design, a topology optimization algorithm is implemented.This algorithm is firstly used in a static environment, then some academic cases are solved in a dynamic environment.
Grâce à leurs propriétés amortissantes, les matériaux élastomères sont fréquemment utilisés dans l'industrie aéronautique et spatiale afin d'atténuer les vibrations provenant de sources extérieures.Lorsque ce matériau est placé entre des sous-systèmes d'un assemblage mécanique, il permet de protéger l'intégrité d'équipements sensibles tels que des éléments électroniques ou optiques.Afin d'étudier ces phénomènes, cette thèse de doctorat se base sur un modèle éléments finis représentatif d'une application industrielle comprenant une charge utile que l'on souhaite préserver, un support de charge utile par lequel transite les vibrations provenant du lanceur, et des liaisons entre ces sous-systèmes.Le matériau amortissant est incorporé dans les liaisons qui doivent alors répondre à deux objectifs contradictoires : transmettre les charges statiques et amortir les vibrations.Dans un premier temps, le positionnement du matériau ainsi que ses caractéristiques mécaniques sont déterminés en utilisant une stratégie numérique d'optimisation paramétrique.Puis, dans le but d'améliorer la conception des liaisons, un algorithme d'optimisation topologique est implémenté.Cet algorithme est d'abord utilisé dans le cadre de la statique, puis quelques cas académiques sont résolus en dynamique.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|