Soutenance de thèse de Nadia ARIF

Ecole Doctorale
SCIENCES POUR L'INGENIEUR : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique
Spécialité
« Sciences pour l'ingénieur » : spécialité « Mécanique des Solides »
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
train d'atterissage,pneumatique,simulation,
Keywords
landing gear,Tires,numerical simulation,
Titre de thèse
Modélisation des trains d'atterrissage d'avions légers
Numerical modeling of light aircraft landing gears
Date
Vendredi 9 Novembre 2018 à 10:00
Adresse
Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique LMA - UMR 7031 AMU - CNRS - Centrale Marseille 4 impasse Nikola Tesla CS 40006 13453 Marseille Cedex 13
AMPHITHÉÂTRE FRANÇOIS CANAC
Jury
Directeur de these Frédéric LEBON AMU / LMA
Rapporteur Sylvie RONEL Claude Bernard University Lyon 1
Rapporteur David DUREISSEIX INSA Lyon / LAMCOS
Examinateur alain RASSINEUX Université de Technologie de Compiègne
Examinateur Amna REKIK Polytech' Orléans
Examinateur Lucie ROULEAU Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés (LMSSC) / Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM Paris)
CoDirecteur de these iulian ROSU CNRS / LMA

Résumé de la thèse

Les avions légers, comme les avions de brousse, sont conçus pour être utilisés dans les zones reculées d'un pays, où les infrastructures de transport sont inadéquates ou inexistantes. Ils peuvent atterrir sur différents types de piste (glace, gravier, sable, gros cailloux...). Le problème principal de ces avions est le défaut d’absorption d’énergie cinétique à l’atterrissage, bien qu'une partie des énergies de choc soit absorbée par les pneumatiques sous-gonflés. Des chocs et des rebonds peuvent se produire mettant en péril la sécurité de l’avion et des passagers. Le but de ce travail est de développer un outil numérique qui permet de modéliser les trains d'atterrissage, de prévoir leur réponse dynamique dans des conditions extrêmes, et de comparer leur capacité à dissiper l’énergie à la rencontre des obstacles. Étant donné son rôle primordial dans l'absorption des chocs, une étude expérimentale est dédiée à la caractérisation du pneumatique de brousse. Cette étude permet de construire un modèle éléments finis détaillé du pneumatique en prenant en compte la géométrie, la structure matérielle complexe, les différents matériaux ainsi que les interactions entre le pneumatique et le sol (contact frottant). Des lois de comportement hyper-élastiques et viscoélastiques à différentes températures sont utilisées pour décrire le comportement de la gomme. Une deuxième partie est consacrée à la modélisation numérique des différents systèmes de trains d'atterrissage (existants ou proposés). Les suspensions sont modélisées avec des éléments de structure adaptés dans Abaqus qui permettent de définir les degrés de liberté cinématiques complexes. De nombreuses simulations de roulement en dynamique sont réalisées afin d'étudier, d'une part l'influence des conditions de roulement (telle que la vitesse de roulement, la pression dans les pneumatiques ...), et l'influence de la taille et de la forme de l'obstacle d'autre part. L'analyse des amplitudes des efforts et des rebonds transmis à l'avion au cours du roulement permet d'évaluer les réponses dynamiques des différents trains et de comparer leur efficacité de dissipation par la suite.

Thesis resume

Light aircraft, such as bush planes, are designed for use in undeveloped areas of a country where transport infrastructure is inadequate or non-existent. They can land on different types of runways (ice, gravel, sand, big stones ...). The main problem with these aircraft is the lack of kinetic energy absorption at landing, although some of the shock energy is absorbed by the underinflated tires. Hard landing conditions such as shocks and rebounds may occur and endanger the safety of the aircraft and passengers. The aim of this work is to develop an efficient numerical tool for studying landing gear systems, predict their dynamic response in extreme conditions, and compare their energy dissipation. Given its primary role in shock absorption, an experimental study is dedicated to the characterization of the bush tire. Then, a detailed finite element model of the tire is developed, taking into account real geometry, material specificities, as well as the interactions between the tire and the ground (contact and friction). Hyper-elastic and viscoelastic constitutive laws at different temperatures are used to describe the behavior of the tire rubber. A second part is devoted to the numerical modeling of the different systems of landing gears (existing and proposed). Combined finite elements with structural elements are used to model the different landing gear systems. Thus, stress, deformation and energy within landing gears components could be obtained. Multiple dynamic rolling simulations are carried out in order to study, not only the influence of the rolling conditions (such as rolling velocity, tires inflation pressure, etc.), but also the influence of the size and the shape of obstacles. Systems' transient responses while rolling over ramp are evaluated, as well as the efforts and rebound displacements transmitted to the aircraft. A dissipation efficiency comparative study between the landing gears is conducted.