HAL Id: hal-01079656
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01079656
Submitted on 3 Nov 2014
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
Mechanical sizing of ule parts
S. Allée, V. Lebat, E. Perrot, S. Orsingher
To cite this version:
S. Allée, V. Lebat, E. Perrot, S. Orsingher. Mechanical sizing of ule parts. 13th European Conf. on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing, Apr 2014, BRAUNSCHWEIG, Germany.
�hal-01079656�
Mechanical sizing of ule parts.
S. Allée *, V. Lebat, E. Perrot, S. Orsingher *
13th European Conf. on Spacecraft Structures, Materials & Environmental Testing
BRAUNSCHWEIG, ALLEMAGNE 1-4 avril 2014
TP 2014-509
Mechanical sizing of ule parts.
Dimensionnement mécanique des pièces en ULE.
par
S. Allée *, V. Lebat, E. Perrot, S. Orsingher *
* MECANO ID, Toulouse
Résumé traduit :
La mission GRACE FO est conduite par le JPL (Jet Propulsion Laboratory). Cette mission, en orbite autour de la Terre, produira un nouveau modèle précis du champ de gravité terrestre, notamment des données pour le climat, pendant au moins les cinq prochaines années.
L'ONERA développe et fabrique deux accéléromètres électrostatiques, et a sous-traité à MECANO ID les calculs mécaniques. Les accéléromètres spatiaux développés par l'ONERA sont principalement composés d'une masse d'épreuve suspendue électro-statiquement dans une cage d'électrode (cœur de l'instrument). Dans le cas de l'accéléromètre GRACE FO, la cage d'électrode est composée de 3 plaques en ULE (Ultra Low Expansion Glass : une vitro-céramique). Des butées mécaniques métalliques sont utilisées pour limiter la course libre de la masse d'épreuve à l'intérieur de la cage (±12µm dans l'axe X et ±25µm dans les axes Y/Z).
Pendant les vibrations dues au lanceur, la masse d'épreuve heurte les butées mécaniques. A cause de la fragilité des plaques en ULE, l'évaluation de force de l'impact de la masse sur ces butées est d'une grande importance.
Pour les vibrations aléatoires, nous utilisons un moyen d'essai en vibration (pot vibrant) pour obtenir une excitation temporelle. Comme cette excitation est plus ou moins homogène au cours du temps, un faible intervalle de temps contenant l'accélération maximale est sélectionnée et comparée à l'accélération à 3 sigma du spectre d'accélération théorique pour vérifier que l’intervalle choisit est conservatif.
Pour le choc, un spectre SRS a été spécifié. Pour dimensionner les pièces en ULE dans le domaine transitoire, plusieurs excitations extraient d'une base de données d'essais ont été sélectionnées afin d'être également conservatif.
Ces entrées transitoires ont été utilisées dans un modèle élément fini spécifique du cœur. Ce modèle a été construit sur le logiciel Dytran, spécialisé dans les simulations de très courte durée. Les forces d''impact sur les butées ont été calculées puis appliquées sur le modèle global linéaire de l'instrument utilisant le logiciel Nastran.
Pour finir, une méthodologie spécifique a été définie et utilisée pour dimensionner les pièces en ULE. Cette approche est basée sur une étude statistique qui analyse séparément les zones de traction et celles de compression.
Dans ce papier, nous décrivons en détails les hypothèses, le modèle élément fini, la sélection des intervalles de temps représentatifs de l'excitation dynamique et le dimensionnement mécaniques des plaques en ULE (incluant le calcul des marges de sécurité).
Cette activité traite principalement des thèmes suivants : - Architecture mécanique, design et ingénierie
- Dynamique des structures, incluant le choc et les micro-vibrations.
NB : Ce Tiré à part fait référence au Document d'Accompagnement de Publication DMPH14013
MECHANICAL SIZING OF ULE PARTS
S. Allée
a, V. Lebat
b, E. Perrot
b, S.Orsingher
aa
MECANO ID
9 rue Paul Charrier - 31100 TOULOUSE – FRANCE mecano@mecano-id.fr
b