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Ingénieur mécanique - H/F - développement d'un outil de prédiction pour le banc de chocs réf: 074T2019SI

Description

Le banc d’essais de choc du CNES Toulouse a été conçu en 2004 dans le cadre d’une coopération de l’ESA et du CNES. Il a été amélioré constamment, ce qui lui permet désormais de qualifier aux chocs une grande diversité d’équipements de satellite en respectant les tolérances de Spectre de Réponse au Choc (SRC) de l’ECSS Shock Handbook.

Le banc d’essais de chocs CNES/ESA comporte une bi-plaque composée de deux plaques d’acier de dimensions 1000 x 650 x 20 mm. Elles sont assemblées par un jeu d’entretoises et de vis pour une bonne richesse fréquentielle du signal transmis à l’équipement à qualifier.

L’équipement à tester est fixé à la bi-plaque par l’intermédiaire d’une plaque porte équipement, elle-même montée sur un cube ou une plaque support dont les dimensions sont adaptables en fonction de la taille et de la masse de l’équipement ainsi que du niveau SRC à tester. Ces supports permettent de qualifier les équipements selon les trois axes séparément en fonction de leur orientation.
L’excitation de la bi-plaque est réalisée par un canon pyrotechnique de type chambre haute pression / chambre basse pression. Il propulse un projectile sur un fusible fixé sur la bi-plaque, provoquant un choc mécanique qui se propage dans la structure du banc jusqu’à l’équipement. Plusieurs projectiles de masses différentes sont utilisés pour les essais afin de contrôler l’énergie du choc.

Le premier objectif du stage est de développer un outil informatique permettant d’estimer le SRC injecté par le banc de chocs à l’équipement à tester en fonction des paramètres de réglage du banc (masse de poudre, masse du projectile, matière du nez du projectile) et de sa configuration mécanique (nature et position du support de porte équipement sur la bi-plaque, caractéristiques mécaniques de l’équipement à tester).

La méthodologie envisagée consistera à combiner un modèle de balistique intérieure du canon et un modèle mécanique de propagation du choc généré.

Le stagiaire développera le modèle de balistique intérieure sous Matlab/Simulink. Des essais sur le banc de chocs permettront de valider ce modèle.

La propagation du choc sera modélisée par éléments finis (Nastran, Dytran) ou par méthode SEA. Des modèles sont disponibles de précédentes études faites par le CNES. Il faudra dans ce cadre choisir la méthode la plus adaptée au problème et compléter le modèle existant afin de couvrir les configurations usuelles du banc de chocs. Pour valider ce modèle, le stagiaire pourra s’appuyer sur la base de données des essais de chocs passés ainsi que sur une campagne d’essais spécifique qu’il pourra conduire au sein du laboratoire de pyrotechnie.

Le second objectif du stage est d’employer le modèle direct développé précédemment et de l’inverser afin de prédire les paramètres optimaux de réglage du banc de chocs permettant de s’approcher au plus près de la SRC à réaliser.
Le stage se déroulera au sein du service de Propulsion, Pyrotechnie et Aérothermodynamique en cotutelle avec le service de Structure et Mécanique au Centre Spatial de Toulouse.

Profil

BaC + 4 ou 5
Etudiant en Ecoles d’ingénieur ou d’université, ou MASTER universités
Compétences souhaitées : modélisation numérique des structures déformables, modélisation des systèmes dynamiques sous Simulink, traitement du signal, connaissance des méthodes d'optimisation.

Description de la structure

Non renseigné

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