Encadrement

• Directeurs : Bruno Cochelin et Stéphane Bourgeois
• Organisme rémunérant : ECM - Cofinancement Thales Alenia Space - Région PACA

Jury

• P. Alart, Professeur, Université de Montpellier 2, Examinateur
• S. Bourgeois, Maître de Conférences, Ecole Centrale Marseille, Co-Encadrant
• O. Brüls, Professeur, Université de Liège, Rapporteur
• B. Cochelin, Professeur, Ecole Centrale Marseille, Directeur de Thèse
• A. Gravouil, Professeur, INSA Lyon, Examinateur
• F. Guinot, Ingénieur de Recherche, Thales Alenia Space, Invité
• O. Thomas, Professeur, Arts et Métiers ParisTech - LSIS, Rapporteur

Résumé

Les dimensions des satellites spatiaux tendent à croître fortement alors que le volume disponible dans la coiffe des lanceurs est limité. L’utilisation de structures déployables permet de résoudre cette contradiction. Afin de développer l’offre disponible, Thales Alenia Space souhaite se positionner sur le secteur des structures spatiales déployables en utilisant des mètres rubans comme solution innovante de déploiement. En effet, ceux-ci peuvent être enroulés ou pliés afin d’obtenir une configuration gerbée très compacte.

Les mètres rubans sont des coques très minces sujettes à des instabilités de flambement localisé ; les outils classiques de modélisation sont peu efficaces et inadaptés pour une utilisation en bureau d’étude. Il convient alors de se doter d’outils de modélisation spécifiques pour étudier les scénarios de déploiement des structures envisagées et multiplier les configurations testées. Deux précédentes thèses ont conduit à l’élaboration de modèles énergétiques de poutre à section flexible, rendant compte du comportement plan des rubans ([Guinot 2011]) puis de leur comportement tridimensionnel ([Picault 2013]).

Sur le plan théorique, cette présente thèse a permis d’améliorer les hypothèses des modèles de poutre à section flexible. Le repositionnement de la ligne de référence sur le barycentre des sections conduit à des résultats plus proches des scénarios physiques (apparition et disparition des plis sur le ruban). Les équations locales 1D ont été obtenues dans le cadre le plus général des comportements tridimensionnels avant de considérer des cas dérivés simplifiés (restriction aux comportements 2D, cas d’une section faiblement courbée). Sur le plan numérique, les bases d’un outil métier performant dédié à la modélisation des mètres rubans ont été mises en place. Deux contributions principales, basées sur la continuation des solutions d’équilibre statique par la méthode asymptotique numérique, sont à distinguer :
 Un outil généraliste, performant en temps de calcul, permettant d’étudier les systèmes différentiels 1D. Les équations locales des modèles de poutre à section flexible ont été implémentées dans cet outil, avec une discrétisation par interpolation polynomiale et collocation orthogonale.
 Un élément fini spécifique pour l’étude du comportement plan des mètres rubans, issu du modèle de poutre à section flexible et implémenté dans l’outil de continuation DiaManLab. Ces éléments ont permis la réalisation de différentes simulations numériques. L’obtention des diagrammes de bifurcation associés à plusieurs essais significatifs a conduit à une meilleure compréhension du comportement des mètres rubans.