Modélisation par la méthode SPH de l'impact d'un réservoir rempli de fluide

Abstract

Afin de garantir la sûreté de certaines installations, leur résistance à la chute d'un avion doit être prise en compte. La difficulté et le coût d'essais réels rendent la simulation indispensable pour ce type d'études. Cependant les phénomènes à représenter sont particulièrement complexes. Ainsi par exemple l'éventration des réservoirs de carburant et la fuite de celui-ci au travers des déchirures se révèlent particulièrement difficiles à modéliser à l'aide d'outils classiques comme la méthode des éléments finis. En effet, les grandes de formations du fluide, les effets de sloshing dans le réservoir, les impacts multiples et la fracturation du réservoir sont autant de phénomènes complexes et coûteux à traiter lorsque l'on utilise une méthode de calcul requérrant un maillage en particulier à cause des problèmes de remaillage. Le travail de thèse a donc consisté à développer un outil de simulation numérique utilisant une approche meshless (ou sans maillage) capable de simuler la déformation et la rupture de structures minces sous l'impact d'un fluide. Un modèle de coque épaisse meshless (Mindlin-Reissner) basé sur la méthode SPH a ainsi été réalisé. Un algorithme de contact a de plus été mis au point pour la gestion des interactions entre la structure et le fluide également modélisé par la méthode SPH. Ces travaux ont été réalisés et inclus dans le logiciel de dynamique rapide Europlexus du CEA. Dans un but de validation expérimentale des essais d'éventration de réservoirs par impacts ont également été réalisés en coopération avec l'ONERA (Organisme National d'Etudes et de Recherches Aéronautiques ).ln order to be able to simulate the failure of a tank filled of fluid, a new model based on the SPH method was develloped. The SPH method was selected because it's a very relevant solution for the modelisation of fluid in such type of problems but is also a very efficient tool to simulate the fractures of solids. The model used here is based on SPH models for both shell and fluid. This work presents a new SPH madel adapted to thin shell structure. The problem of fluid-shell interaction is treated by the pinball method where the contact forces are computed by enforcing impenetrability between the boundary particles of the two impacting bodies via Lagrange multipliers. Experiments were realized in collaboration with the french aeronautic lab (ONERA) in order to validate the SPH model against experimental data.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF