LMA - Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique

N. Calvet - Conception d’une membrane composite sous pression et de sa liaison flexible

Le 30 septembre 2021 à 14h00

La thèse est menée dans le cadre d’une CIFRE avec IDEOL, une entreprise dans le secteur de l’éolien en mer flottant. IDEOL a développé un flotteur en béton qui est compartimenté avec des cloisons internes afin d’assurer la flottabilité en cas d’incident.
Une solution pour alléger la structure est de réaliser ces cloisons internes en matériaux composites.

Jury

  • Directeur de these M. Christian HOCHARD LMA / AMU
  • Rapporteur M. Jean-François CARON Laboratoire Navier, École des Ponts ParisTech
  • Rapporteur M. Christophe BOIS Université de Bordeaux, I2M, Institut de Mécanique et d’Ingénierie de Bordeaux
  • Examinateur M. Bruno CASTANIé INSA Toulouse, Institut Clément Ader
  • Examinateur Mme Caroline PETIOT Airbus SAS
  • Examinateur M. Guilherme MACHADO LMA / AMU

Résumé

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse de doctorat s’inscrivent dans le cadre d’une thèse en Convention Individuelle de Formation par la Recherche avec l’entreprise BW Ideol qui a développé un flotteur pour éolienne en mer. Ce flotteur est compartimenté afin d’assurer sa flottabilité en situation accidentelle dans laquelle une voie d’eau apparaitrait. L’objectif de la thèse est d’étudier une solution de type membrane pour le cloisonnage de ce flotteur. La structure étudiée est une membrane subissant une pression latérale dont les bords sont fixés. Les travaux s’articulent autour d’analyse numériques avec des modélisations par éléments finis de la solution étudiée et de travaux expérimentaux permettant de valider les solutions retenues. La conception de montages d’essais mécaniques permet d’effectuer ces travaux expérimentaux dans des dimensions réduites par rapport aux cloisons réelles. La dimension des montages d’essai doit être suffisante pour permettre une sollicitation en membrane pour correspondre à la solution étudiée mais doit permettre des essais en laboratoire. La fabrication des membranes testées est faite à partir de matériaux composites de type fibres de verre préimprégnées de résine époxyde. Plusieurs stratifiés sont testés et comparés afin de déterminer la meilleure solution pour la conception des cloisons. Des essais mécaniques sont faits sur des membranes circulaires et carrées. Une liaison flexible est conçue afin de maximiser la tenue de la membrane en réduisant la courbure du bord de celle-ci qui provoque sa rupture prématurée. La pression appliquée et les déformations de la membrane sont mesurées au cours de l’essai et comparées aux résultats numériques obtenus par la modélisation par éléments finis. Une mesure de champ est faite avec deux caméras en utilisant la corrélation d’images numériques en trois dimensions. Cela permet de mesurer les déplacements et déformations de toute la surface de la membrane et également de mesurer les courbures principales de celle-ci afin de calculer les contraintes au sein de la membrane circulaire. Afin d’évaluer la présence d’effet d’échelle quant à la résistance de la membrane, un montage d’essai est conçu pour effectuer des essais à une échelle intermédiaire entre l’échelle réduite du premier montage d’essai et l’échelle réelle correspondant aux cloisons du flotteur de BW Ideol. Cela permet ensuite d’extrapoler les résultats obtenus en laboratoire pour dimensionner les cloisons en utilisant la solution de type membrane.

Voir en ligne : la page personnelle du doctorant