Soutenance de thèse de Claude Korolakina

Modélisation EF du procédé de repoussage de dômes de réservoirs d’hydrogène pour futurs avions commerciaux à hydrogène

Claude Korolakina a réalisé sa recherche doctorale au sein de l’équipe CSM, sous la direction de Pierre-Olivier Bouchard et Katia Mocellin. Il soutient sa thèse de doctorat en spécialité Mécanique Numérique et Matériaux le 15 janvier 2025 devant le jury suivant :

M. Jean-Philippe PONTHOT Université de Liège Rapporteur

M. Laurent LANGLOIS ENSAM Metz Rapporteur

M. Yannis KORKOLIS TU Dortmund Examinateur

M. Music OMER DeepForm Ltd Examinateur

Mme Sandrine THUILLIER Université Bretagne Sud Examinatrice

M. Pierre-Olivier BOUCHARD Mines Paris – PSL – CEMEF Examinateur

Mme Katia MOCELLIN Mines Paris – PSL – CEMEF Examinatrice

Mme Anne LEPIED Airbus Invitée

Résumé :

Le fluotournage est un procédé de formage incrémental au cours duquel un flanc métallique, plaqué contre un mandrin axisymétrique, est progressivement amené à épouser la forme de ce dernier par le moyen d’une molette, alors qu’il est entraîné en rotation avec le système de plaquage. Il s’agit d’un procédé prometteur exploré pour le formage de dômes de réservoirs cryogéniques dans le cadre du projet ZEROe d’Airbus. Le procédé a déjà été employé avec succès pour la fabrication de pièces pour des applications de stockage cryogénique dans les lanceurs et engins spatiaux. Néanmoins, les exigences pour l’aviation sont plus strictes. Les réservoirs d’hydrogène devront supporter plusieurs milliers de cycles de décollage et d’atterrissage. L’optimisation du procédé est cruciale, notamment pour prévenir la rupture du matériau et garantir la précision dimensionnelle des pièces produites. Y parvenir serait difficile d’atteinte et coûteux sur la base de la seule approche expérimentale d’essai-erreur. L’objectif de la présente thèse consiste à développer un modèle numérique efficace et robuste du procédé de repoussage de dômes, considéré comme un outil clé dans le processus d’optimisation dudit procédé. Le matériau d’étude (AA2219) a d’abord été caractérisé suivant le chemin de fabrication des dômes, lequel comprend deux étapes de formage avec une étape intermédiaire de trempe et une étape finale de revenu. Cela a permis de comprendre les enjeux liés à l’enchaînement des opérations en termes de formabilité du matériau et de la résistance mécanique de la pièce finale. Ensuite, les lois de comportement respectives du matériau ont été établies et un modèle éléments finis du procédé de repoussage a été développé sous Abaqus et validé sur la base de campagnes expérimentales industrielles. Une simulation thermomécanique de la trempe a été réalisée afin d’estimer les distorsions et contraintes résiduelles induites par la trempe. Étant donné le coût extrême des simulations du procédé de repoussage en temps de calcul, différentes solutions ont été explorées et sont discutées en termes de performance et de précision. Enfin, une approche de prédiction de la limite de repoussage du matériau d’étude sera présentée.

Mots-clés : Repoussage,Modélisation EF,Avion à hydrogène,Loi de comportement