L’École accueillera le 30 novembre prochain la deuxième journée annuelle de la Chaire de recherche et d’enseignement Hexcel « Modélisation numérique avancée pour l’élaboration par infusion de composites structuraux nouvelle génération » : une étape clé dans l’avancement des travaux qui résultent d’une puissante synergie entre partenaires.
La matinée sera consacrée à la réunion restreinte du comité d’orientation scientifique de la chaire Hexcel, puis du comité de parrainage et de suivi réunissant les permanents de l’École impliqués dans la Chaire et les représentants d’Hexcel, Airbus, et Safran.
L’après-midi sera rythmé par les présentations des doctorants, post-doctorants et ingénieurs de recherche impliqués dans la Chaire et les interventions des industriels autour des problématiques d’élaboration de structures composites pour l’aéronautique.
Les exposés scientifiques, proposés comme suit de 14h à 16h en amphi F1, sont ouverts à un large public :
- S. Drapier (Mines Saint-Étienne) / J.M. Béraud (Hexcel R&T) : « Rappels des besoins en modélisation pour la maîtrise des procédés pour composites structuraux nouvelle génération et approches développées aux différentes échelles »
- L. Bouquerel (doctorant 2A Hexcel) : « Mise en forme des renforts HiTape (état 0 de l’infusion) »
- K. Andriamananjara (doctorant 3A Chaire) : « Intégration à l’échelle macroscopique de la capillarité au cours de l’infusion et extension au post-filling »
- L. Chevalier (doctorant 3A Chaire): « Approches locales de l’infusion incluant la tension de surface (-> vers une perméabilité numérique incluant la capillarité) »
- R. Mezher (post-doctorant Chaire) : « Couplages de codes et applications aux écoulements mésoscopiques incluant la capillarité (-> vers la création et les transports de porosités) »
- M. Blais (ingénieur de recherche Hexcel) : « Raffinement des modélisations industrielles – exemple de l’intégration des spécificités technologiques des membranes semi-perméables ».
Deux points d’étapes mis en avant : les différentes interventions feront état des avancées des travaux de recherche actuellement menés en parallèle, avant leur intégration dans un chainage numérique plus complet.
1- Écoulements à l’échelle des fibres (quelques microns) : une approche innovante et robuste incluant les effets liés aux tensions de surface (mouillabilité). Thèse de L. Chevalier.
Les effets liés aux tensions de surface régissent notamment les affinités des fluides sur des parois solides (la goutte qui se forme sur une feuille de lotus super-hydrophobe). La nouvelle méthodologie numérique proposée est en mesure de représenter les très fortes discontinuités de pression et gradient de pression qui règnent au front de fluide lors de son écoulement sur la surface solide. Cette représentation fiable constituait jusqu’alors, parmi les équipes de recherche du domaine, un des freins dans la modélisation des écoulements de fluides dans des réseaux de solides.
Ce verrou scientifique levé, dans le domaine des procédés considérés on peut envisager à terme de proposer des prévisions numériques réalistes des perméabilités (orthotropes en régime transitoire et saturé), quantités extrêmement difficiles à caractériser mais qui sont essentielles dans la représentation des écoulements à l’échelle des pièces industrielles. De même, la pression capillaire induite par les effets de mouillabilité pourra être estimée par cette approche.
2- Intégration des effets capillaires dans la modélisation des écoulements bi-fluides dans des milieux poreux orthotropes déformables. Thèse de K. Andriamananjara.
Les effets capillaires (ceux qui font remonter le café dans le sucre) sont connus pour faciliter, ou ralentir, voire empêcher l’élaboration de pièces structurelles, mais n’avaient pu jusqu’à présent être représentés pour des conditions réalistes de perméabilité et de pression de fluide.
La prise en compte des discontinuités est ici aussi un des facteurs clefs de la robustesse de cette nouvelle approche qui peut également être utilisée pour étudier les écoulements à l’échelle des torons (quelques milliers de fibres) afin de prédire in fine la formation de porosités au cours de l’infusion. Cette approche doit s’appliquer progressivement à la modélisation numérique de l’élaboration de démonstrateurs aéronautiques. En parallèle, l’intégration des perméabilités et pressions capillaires estimées numériquement à l’échelle locale (thèse L. Chevalier) pourra graduellement être envisagée aux échelles supérieures via des surfaces de réponse dans des espaces paramétriques adéquats.
Contact : Sylvain Drapier, titulaire de la Chaire Hexcel