Modélisation de structures multi-rubans pour applications spatiales

National audienceOn s'intéresse à la modélisation de structures multi-rubans déployables. Partant d'un modèle 1D spécifique, on établit un outil métier capable de modéliser un mètre ruban seul afin d'effectuer une analyse des réponses possibles pour un jeu de conditions limites imposé. Cet outil sera par la suite étendu à la modélisation de structures multi-rubans, pour conduire une étude comparative de diverses solutions de déploiement envisagées

Un modèle de poutre à section fortement déformable. Application au pliage at au déploiement de mètres rubans.

National audienceSee http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/28/67/ANNEX/r_D90G1MU4.pd

A new rod model for the folding and deployment of tape springs with highly deformable cross-sections

International audienceThis work is focused on the modeling of rod-like elastic bodies with thin-walled curved cross-sections such as tape springs, which develop localized folds due to a flattening of the cross-section. Starting from a complete nonlinear elastic shell model, a rod model with highly deformable cross-section is derived for large displacements, large rotations and dynamics, by introducing an elastica kinematics to describe the in-plane changes of the cross-section shape. This model is able to handle the formation of localized folds which can move along the rod line, merge or split, allowing simulation of complex scenarios of coiling, folding and deployment

Equilibre et stabilité de pliages de mètre rubans à l’aide d’un modèle élément fini de poutre à section flexible.

International audienceLes mètres rubans ont la particularité de développer des pliages localisés, provoqués par des flambages. Sous certaines conditions de chargement, plusieurs configurations d’équilibre peuvent coexister, correspondant à des positions et des nombres de plis différents. On propose ici un outil permettant l’étude des positions d’équilibre, ainsi que leur stabilité. Cet outil est basé sur un modèle élément fini de poutre à section flexible et sur la méthode asymptotique numérique

Instabilités de mètres rubans

On s'intéresse à la modélisation de mètres rubans, qui ont la particularité de développer des pliages localisés dus à un aplatissement par flambage de la section. Suivant les scénarios de chargement, les zones de pliages peuvent se déplacer le long du ruban, se dupliquer ou disparaitre. S'appuyant sur un modèle original de poutre à section fortement déformable à quatre paramètres cinématiques, on étudie les différents modes d'instabilités de ces structures soumises à des sollicitations de compression et de flexion dans le plan (nombre et localisation des pliages)

Structures déployables constituées de mètres rubans : modélisations et essais expérimentaux.

Les structures déployables sont largement étudiées dans l'industrie spatiale afin de réduire le volume des systèmes spatiaux lors du lancement. Cela permet ainsi d'envoyer un ou plusieurs satellites de grande envergure à l'aide d'un unique lanceur. Avec une masse relativement faible, une grande compacité et une capacité de déploiement autonome, les mètres rubans sont au c?ur de plusieurs projets de structures spatiales déployables. Ces structures minces et élancées à section semi-circulaire présentent un comportement très complexe lié à leur géométrie. Sous l'effet de sollicitations mécaniques externes, des plis peuvent se former et se déplacer le long du ruban, mais aussi fusionner ou disparaître. La formation de ces plis permet d'emmagasiner de l'énergie de déformation qui est ensuite libérée pour déployer la structure. Du fait de ces comportements complexes, la modélisation de structures constituées de mètres rubans est compliquée. Les modèles de coques sont principalement utilisés pour modéliser les rubans, mais leur résolution à l'aide de calculs éléments finis n'est pas aisée et les temps de simulation sont généralement longs. Afin de réduire le coût en terme de temps de calcul, un modèle de poutre à section flexible a été développé par Guinot et al. et est uniquement dédié aux comportements plans du ruban. Il est basé sur les modèles de coques mais il est simplifié en prenant en compte plusieurs hypothèses cinématiques. Ce modèle a ensuite été amélioré par Picault et al. afin de prendre en compte les mouvements hors plan du ruban via l'introduction d'un paramètre de gauchissement de la section. L'implémentation de ces modèles dans un code de calculs éléments finis a permis de démontrer leur capacité à reproduire les comportements complexes du ruban (apparition, disparition, translation des plis). Un élément linéaire de poutre à section flexible constitué de deux n?uds a été développé pour une utilisation industrielle dans le logiciel Abaqus, via la subroutine UEL (User ELement). Cet élément permet ainsi de simuler le comportement de structures constituées de plusieurs rubans. Afin de valider ces modèles, les résultats des simulations numériques seront comparés aux résultats obtenus expérimentalement via des essais de flexion de rubans. Ils consistent à appliquer les conditions aux limites suivantes : encastrement total d'une des extrémités du ruban tandis qu'une rotation est imposée à la seconde. L'extrémité qui est en rotation est libre de translater selon l'axe coïncidant avec la direction de la ligne moyenne du ruban. Pour les deux extrémités, la section n'est pas libre de se déformer. L'orientation du ruban autour de l'axe coïncidant avec la direction de la ligne moyenne peut être choisie, ce qui permet de faire des essais de flexion plane mais aussi de la flexion transverse. Ces deux tests seront réalisés avec des rubans fabriqués à partir de plis UD de manière à former un empilement symétrique évitant le couplage flexion-torsion

Un modèle de poutre à section fortement déformable pour l'étude du déploiement de mètres rubans

Dans le contexte des structures déployables de type mètre ruban, un modèle de poutre à section fortement déformable est développé. Dérivé d'un modèle de coque, il utilise une cinématique originale pour décrire avec peu de paramètres les changements de forme de la section. Le modèle permet de simuler en grands déplacements et en dynamique l'apparition de pliages localisés dus à un aplatissement de la section ainsi que des scénarios complexes de pliage et de déploiement. Une comparaison avec un modèle coque Abaqus est réalisée afin de valider le modèle

Pliages dans les mètres rubans

Le mètre ruban est une structure élastique qui a la forme d'une poutre à paroi mince de section circulaire et qui a la faculté de développer des pliages localisés, dûs à un applatissement local de la section. Dans ses configurations pliées et stables, un ruban présente trois zones caractéristiques : - portion droite où la courbure transversale reste inchangée - zone de pli (portion plate où la courbure transversale est nulle et où une courbure longitudinale est apparue) - zone de transition entre les portions non déformées et le pli En dehors des zones de pliages et de transition, le ruban garde sa géométrie initiale. En manipulant le mètre ruban, on constate que les plis peuvent migrer le long du ruban, se dupliquer, disparaître ... Le nombre de pliages et leurs positions dépendent des conditions limites appliquées et pour un même jeu de sollicitations, il peut y avoir plusieurs positions d'équilibre stable. En associant plusieurs rubans, on peut envisager de multiples configurations de pliages permettant d'aboutir à des systèmes de déploiement originaux (hexapodes pliables). On peut également concevoir des systèmes multi-stables permettant d'aboutir à plusieurs configurations de fonctionnement (charnières bistables). Afin d'assurer la fiabilité du déploiement d'une structure à base de mètres rubans, il faut se doter d'outils de modélisation adaptés. On en propose deux dans ce travail : - une méthode énergétique simple, basée sur des considérations géométriques sur la déformée du ruban, qui permet de déterminer le nombre de plis et leur position en fonction de la sollicitation appliquée aux extrémités du mètre ruban - un modèle numérique de poutre à section flexible capable de rendre compte du comportement des mètres rubans, implémenté dans un logiciel de continuation permettant le calcul des branches d'équilibre et la détection des bifurcations

Overview of the current use of levosimendan in France: a prospective observational cohort study

Abstract Background Following the results of randomized controlled trials on levosimendan, French health authorities requested an update of the current use and side-effects of this medication on a national scale. Method The France-LEVO registry was a prospective observational cohort study reflecting the indications, dosing regimens, and side-effects of levosimendan, as well as patient outcomes over a year. Results The patients included ( n = 602) represented 29.6% of the national yearly use of levosimendan in France. They were treated for cardiogenic shock ( n = 250, 41.5%), decompensated heart failure ( n = 127, 21.1%), cardiac surgery-related low cardiac output prophylaxis and/or treatment ( n = 86, 14.3%), and weaning from veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation ( n = 82, 13.6%). They received 0.18 ± 0.07 µg/kg/min levosimendan over 26 ± 8 h. An initial bolus was administered in 45 patients (7.5%), 103 (17.1%) received repeated infusions, and 461 (76.6%) received inotropes and or vasoactive agents concomitantly. Hypotension was reported in 218 patients (36.2%), atrial fibrillation in 85 (14.1%), and serious adverse events in 17 (2.8%). 136 patients (22.6%) died in hospital, and 26 (4.3%) during the 90-day follow-up. Conclusions We observed that levosimendan was used in accordance with recent recommendations by French physicians. Hypotension and atrial fibrillation remained the most frequent side-effects, while serious adverse event potentially attributable to levosimendan were infrequent. The results suggest that this medication was safe and potentially associated with some benefit in the population studied

Déploiement régulé de structures spatiales : vers un modèle unidimensionnel de mètre-ruban composite.

Regulated deployment of space structures : towards a 1D model for composite tape-springs.Dans un contexte où l'utilisation de structures déployables s'est généralisée, le département Recherche de la société Thales Alenia Space étudie un nouveau concept de télescope spatial dont le miroir secondaire est déployé grâce au déroulement de six mètres rubans. Des études antérieures ont permis la mise au point d'un prototype constitué de rubans métalliques dont le déploiement s'est avéré trop violent. Dans ce travail de thèse nous proposons d'une part un nouveau type de ruban à la vitesse de déroulement maîtrisable et d'autre part un modèle original décrivant le comportement dynamique de tels rubans, permettant de mieux appréhender les phénomènes complexes pouvant intervenir lors de scénarios de pliage, de déploiement ou de déroulement.La solution envisagée pour contrôler la vitesse de déroulement repose sur l'exploitation des propriétés mécaniques d'une couche de matériau viscoélastique collée à la surface du ruban. Ces propriétés variant avec la température permettent de garantir un maintien de la position enroulée à froid et assurent un déroulement régulé grâce à un réchauffage localisé. Ces phénomènes ont été mis en évidence expérimentalement et numériquement.La lourdeur des méthodes classiques de modélisation et le manque de richesse des méthodes simplifiées nous ont conduit à développer un modèle de poutre à section fortement déformable permettant de décrire le comportement dynamique des rubans en grands déplacements. Partant d'un modèle de coque, l'originalité de la méthode repose essentiellement sur l'introduction d'une cinématique de type elastica pour décrire les grandes variations de forme de la section. Un modèle énergétique 1D est obtenu en intégrant dans la section et le problème est résolu à l'aide du logiciel de modélisation par éléments finis COMSOL. On propose finalement un modèle continu 1D à 4 paramètres cinématiques qui permet de rendre compte d'une large gamme de phénomènes intervenant dans des scénarios complexes de pliage, de déroulement et de déploiement dynamique