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Introduction générale Le projet fin d’étude marque la fin de ma formation à l’E

Introduction générale Le projet fin d’étude marque la fin de ma formation à l’ENIM. Il présente surtout la possibilité de mettre en pratique les connaissances acquis durant ces trois dernies années. J’ai eu l’opportunité d’effectuer ce stage au sein de la société SAFEMECHA en calcul et dimensionnement aéronautique en utilisant la méthode de calcul par éléments finis. L’objectif de calcul par élément finis est d’étudier le comportement des systèmes mécaniques sous l’effet d’un chargement : Efforts, pression, température… La simulation numérique est très nécessaire pour la fabrication des avions où on trouve plusieurs problèmes mécaniques complexes et difficiles à résoudre analytiquement, c’est pour cela on utilise les méthodes numérique et plus précisément la méthode de calcul par éléments finis. Alors le calcul nécessaire d’installation d’antenne Wi-Fi sur l’avion se fait par cette méthode. Ces antennes sont principalement installés sur les avions privés et permettent un accès internet à haute débit, l’installation de ces antennes se fait directement sur la peau du fuselage ce qui nécessite l’ajout d’un ou deux doubleurs pour renforcer l’installation et contrer la rupture due principalement à la fatigue, ces doubleurs sont souvent rivetées à la peau à l’aide de plusieurs rivets en aluminium. Mon rôle a été de créer un outil permet d’automatiser le processus du maillage, du calcul et d’extraction des résultats, pour atteindre cet objectif j’ai développé une application informatique sous le langage VBA qui est en liaison avec les logiciels suivants : - FEMAP : création du modèle numérique et post traitement des résultats - Nx Nastran : solveur - Microsoft Excel : base de donnés - Microsoft Word : génération automatique de rapport de calcul. A l’issue de ce projet, on a conçu ce rapport qui est scindé en trois chapitres : Dans le premier chapitre, on va décrire le système mécanique d’installation d’antenne, puis la description de la modélisation numérique par éléments finis de ce système à fin de montrer la nécessité de l’automatisation du maillage. Dans le deuxième chapitre on présentera les étapes de création de notre application puis on va décrire ses rôles. Dans le troisième chapitre on va étudier un cas d’un modèle numérique d’installation d’antenne créé automatiquement, puis on va analyser les résultats de calcul. Chapitre 1 : Description du système d’installation d’antenne sur l’avion et sa modélisation numérique par éléments finis. Introduction : Ce chapitre présente une synthèse bibliographique portant sur le système mécanique de l’installation des antennes sur les avions. Une attention particulière est donnée à la nécessité des doubleurs pour le renforcement de structure .ce chapitre présente, également, la modélisation numérique par éléments finis de ce système en précisant les types et les définitions des éléments finis utilisés dans le modèle numérique. Ce chapitre est composé de trois parties .la première, est réservé à la description du système mécanique de l’installation des antennes. La deuxième présente la nécessité des doubleurs et leurs différents rôles. La troisième partie décrit le modèle numérique et les définitions des éléments finis utilisés. 1 Description de système d’installation des antennes. Ces antennes sont principalement installées sur les avions privés et permettent un accès internet à haut débit à leurs usagers. Les antennes prennent de nombreuses formes et tailles en fonction de la fréquence de l'émetteur et du récepteur auxquels elles sont connectées. Les antennes aéroportées doivent être sécurisées mécaniquement. Les charges d'air sur une antenne sont importantes et doivent être prises en compte. Les antennes doivent être adaptées électriquement au récepteur et à l'émetteur Ils doivent également être montés dans des emplacements libres d'interférences et dans des zones où les signaux peuvent être transmis et reçus de façon optimale (voire la figure 1). Les antennes doivent également avoir la même polarisation que la station au sol. Figure 1 : Exemple de l’emplacement d’antenne sur l’avion Figure 2 : Exemple typique de système de montage d’antenne Les procédures suivantes décrivent l'installation d'une antenne typique. Ils sont présentés à titre d'exemple seulement. Suivez toujours les instructions du fabricant lors de l'installation de toute antenne. Une installation d'antenne incorrecte peut entraîner une défaillance de l'équipement. - Placer un gabarit sur l’axe longitudinal à l’emplacement souhaité. Percer les trous de montage et le trou de passage de diamètre convenable pour le câble de la ligne de transmission dans la peau du fuselage d’avion (voir la figure 2). - Installer un doubleur de renforcement d'épaisseur suffisante pour renforcer la peau de l'avion (voir la figure 3) - Installer l'antenne sur le fuselage, en assurant que les boulons montants sont serrés fermement contre le doubleur de renforcement et le mât (couvercle de l’antenne) est dessiné serré contre le joint. - Figure 3 : Installation typique d’antenne sur la peau de fuselage 2 Les doubleurs de renforcement 2.1 Définition Les doubleurs sont des plaques métalliques structurelles qui augmentent la résistance d'une zone spécifique de la structure principale. Ils sont utilisés pour augmenter la résistance lorsqu'un changement ou une exigence géométrique réduit la résistance de la composante structurelle primaire, ils ne transfèrent pas la charge totale appliquée à la structure. Généralement, le doubleur a le même matériau que la structure primaire et doit être appliqué et étendu pour être efficace et faire le travail. Les doubleurs se trouvent dans plusieurs parties structurelles de l’avion. Les images ci-dessous présentent un exemple d’installation d’antenne en utilisant les doubleurs. Figure 4 : Exemple d’empreinte d’antenne sur la peau de fuselage d’avion Figure 5 : Montage de doubleur sur la peau 2.2 Les rôles et l’importance des doubleurs Le fuselage d’avion contient plusieurs ouvertures : les trous de portes de passagers, des trous de portes de système, des trous des antennes (Voir la figure 4). Lorsqu’on applique un trou sur une pièce structurelle on réduit la surface nette, ce qui réduit la résistance de la pièce, augmente l’effort de traction appliqué et démunie la résistance à la fatigue de la structure primaire. Toutes ces mauvaises choses pour la structure du fuselage doivent être équilibrées par un doubleur de renforcement. Le doubleur est appliqué autour du trou pour augmenter la résistance à la traction de la pièce et augmenter la durée de vie en fatigue de la structure. Figure 6 : Exemple de fuselage d’avion 3 La modélisation numérique du système d’installation d’antenne 3.1 Présentation des logiciels utilisés pour la modélisation numérique  FEMAP : (Finite Element Modeling And Postprocessing) est un programme commercialisé par Siemens PLM Software qui est utilisé pour construire des modèles numériques par éléments finis de problèmes d'ingénierie complexes et afficher des résultats de calcul. Il fonctionne sous Microsoft Windows et fournit des outils de modélisation et de maillage CAO pour créer un modèle par éléments finis, ainsi que des fonctionnalités de post-traitement qui permettent aux ingénieurs en mécanique d'interpréter les résultats de calcul. La méthode des éléments finis permet aux ingénieurs de modéliser virtuellement des composants, des assemblages ou des systèmes pour déterminer le comportement dans un ensemble donné de conditions aux limites. Elle est généralement utilisée dans le processus de conception pour réduire les coûts de prototypage et de test. Figure 7 : Logo de FEMAP  NX NASTRAN: est un solveur calcul par éléments finis (MEF) de premier ordre pour les performances de calcul, la précision, la fiabilité et l'évolutivité. NX NASTRAN propose des solutions puissantes pour le calcul linéaire et non linéaire, la réponse dynamique, l'acoustique et le calcul thermique. NX NASTRAN offre aux fabricants et aux fournisseurs d'ingénierie de l'aérospatiale, de l'automobile, de l'électronique, des appareils médicaux et d'autres industries des solutions pour leurs besoins critiques de calcul d'ingénierie pour qu'ils puissent produire des conceptions sûres, fiables et optimisées. Figure 8 : Logo de NX NASTRAN 3.2 Le modèle numérique du système d’installation d’antenne. uploads/s3/ pfe-v11.pdf