ESACRACK francois.brunetti@dorea.fr <DOREA est une société fondée sur les conseils du NLR (National Aerospace Laboratory) en 2002>.

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1 ESACRACK francois.brunetti@dorea.fr
<DOREA est une société fondée sur les conseils du NLR (National Aerospace Laboratory) en 2002>.

2 Organisation de la présentation
Présentation générale Consortium ESALOAD ESAFATIG NASGRO Nouveautés A venir ESACRACK - DOREA

3 Présentation générale
Objectif Analyse de la tolérance aux dommages des véhicules spatiaux, de la charge utile et des équipements au sol. Contenu ESALOAD : Génération des spectres de chargement et des spectres de contraintes, NASGRO : Analyse de la fracture, comprenant: Propagation de fissure et analyse mécanique, Analyse d’éléments aux limites : contraintes et/ou SIF, ESAFATIG : Analyse de la fatigue ESACRACK - DOREA

4 Présentation générale
Contrôle de la fracture Diminution du risque d’instabilité dans la propagation des fissures dues aux porosités et vides, grâce aux techniques de contrôle de la fracture, Ces techniques sont issues et validés grâces aux projets spatiaux, Méthodes de conception par tolérance aux dommages: ‘Safe life’ : via NASGRO (propagation de fissures), pour la prédiction de la durée de vie de la structure (méthode basée sur l’utilisation des LEFM) ‘Fail safe’ via ESAFATIG (analyse de fatigue), Rapports d’analyse via NASGRO (géométrie, données matériaux, contraintes résiduelles) et ESALOAD (contraintes unitaires, analyse de contraintes), ESACRACK - DOREA

5 Consortium Acteurs National Aerospace Laboratory (NLR) : maintenance des codes de calcul (fortran) concernant surtout l’analyse de contrainte, la génération des spectres de chargement et de contraintes, DOREA : Interface homme-machine, gestion des courbes de chargement, contraintes unitaires, échange de données (NASGRO, ESALOAD), maintenance générale, commercialisation, distribution, NASA : Code NASGRO ESACRACK - DOREA

6 ESALOAD (présentation)
Objectifs Analyse et génération des spectres de chargement et des spectres de contrainte, Fonctions: Edition et gestion des fichiers d’événements, Edition et gestion des courbes de chargement, Edition et gestion des contraintes unitaires, Edition des entrées de chargement (load input) et de transmissibilité, Importation des données du domaine temporel, Génération du spectre de chargement, Génération du spectre de contrainte, Rapports et exportation vers NASGRO, Edition et gestion de ‘batch’ d’exécution des analyses, ESACRACK - DOREA

7 ESALOAD (présentation)
Fichiers d’évènements (event file) Dénombrement des manipulations lors des phases de production, transport, test, désassemblage, Spécification des données de transport du véhicule, de test, de vol (lancement, orbite, etc..), Codage des événements: LXXX pour les chargements, SXXX pour les contraintes, EXXX pour les excédents L11 = déplacement, L21 = transport sur route, etc. Courbe de chargement (load curve) Pour chaque type d’évènement création/importation d’une courbe de chargement (cycles fonction de la moyenne ou accélération, pression et température), Gestion de courbes standards (cycle de vie des véhicules spatiaux), de courbes associées au projet, ou spécifiques à l’utilisateur. ESACRACK - DOREA

8 ESALOAD (présentation)
Génération des courbes de chargement Définition des transmissibilités structurelles, Des tests thermiques ou de pression, Importation du domaine temporel, par ‘Rainflow counting’. Génération du spectre de chargement (load spectrum) A partir des événements et des courbes de chargement associées, génération du spectre de chargement. ESACRACK - DOREA

9 ESALOAD (présentation)
Contrainte unitaire (unit stress) Pour chaque courbe de chargement et son événement associé, il est possible de définir des contraintes de tension, de recourbement, bi axiales ou par point pour les accélérations (rotation ou linéaire), température, pression, contraintes additionnelles et pré-chargement. Il est aussi possible d’y associer la méthode de génération (synthèse à partir du rainflow) Génération du spectre de contrainte (stress spectrum) A partir du spectre de chargement et des contraintes unitaires, génération du spectre de contrainte. Exportation vers NASGRO. ESACRACK - DOREA

10 ESAFATIG (Présentation)
Objectifs Calcul de fatigue sur les matériaux métalliques, basé sur la méthode d’accumulation linéaire de dommages. Cette analyse répond aux exigences de contrôle de la fracture, selon la méthode ‘Fail safe’. Fonctions Base de données de propriétés des matériaux métalliques, des constantes de fatigue (A,B,C,p), Importation du spectre de contrainte (stress spectrum), généré par ESALOAD. Affichage 2D des courbes de fatigue (contrainte maximale fonction des cycles), ESACRACK - DOREA

11 ESAFATIG (Présentation)
Analyse de fatigue Calcul de fatigue d’après le spectre de contrainte et du facteur de contrainte à fond d’entaille (Kf) Pour chaque cycle, contraintes maxi et mini, Amplitude équivalente, Facteur de contrainte (stress ratio), Nombre de cycles à cette amplitude, Le dommage pour chaque cycle ESACRACK - DOREA

12 NASGRO (Présentation)
Objectifs Analyse de la fracture mécanique, Génération des facteurs d’intensité de contrainte, Traitement des données de propagation de fissures Modules NASGRO se découpe en trois modules distincts: NASFLA, basé sur les principes de la fracture mécanique pour le calcul des facteurs d’intensité de contrainte, tailles critiques de fissure, fatigue et l’analyse de la propagation de fissure à chargement soutenu, NASBEM, pour le calcul des facteurs d’intensité de contrainte (méthode d’éléments aux limites) pour des géométries complexes (avec ou sans fissures), NASMAT : édition des données de ténacité et fatigue pendant la propagation de fissure. ESACRACK - DOREA

13 NASGRO (Présentation)
Fonctions de NASFLA: Analyse de la propagation de fissure. Analyse de la prédiction selon les méthodes ‘Direct’ ou ‘Indirect life’ : Sélection de la géométrie de la fissure, et de la transition, Saisie de la taille de fissure initiale, Sélection des propriétés du matériau, des constantes de propagation de fissure (saisie manuelle ou par fichier), Planification des chargements (définitions par blocs), avec la possibilité de saisir l’intensité de contrainte critique (Keac) par bloc et d’étalonner la contrainte, Calcul de la taille critique de fissure Sélection de la géométrie de la fissure, du facteur d’intensité de contrainte critique ESACRACK - DOREA

14 NASGRO (Présentation)
Fonctions de NASFLA: Calcul du facteur d’intensité de contrainte (SIF) par contrainte linéaire ou non linéaire, Affichage de la variation des facteurs d’intensité de contrainte en fonction de la géométrie, Analyse de contrainte soutenue pour des surfaces de verre : Sélection des propriétés du matériau, Planification des chargements ESACRACK - DOREA

15 NASGRO (Présentation)
Fonctions de NASMAT: Analyse, affichage de la propagation de fissure selon les formules NASGRO: Sélection du matériau, Saisie ou chargement des tailles de fissures fonction des cycles, ou, Saisie des da/dN fonction des dK, Calcul des constantes (C,n,p,q,m), Affichage des courbes a,N ou da/dN, dK, Saisie et traitement de la résistance à la fracture (KIC, Kc, JIC, KIE,etc.) ESACRACK - DOREA

16 NASGRO (Présentation)
Fonctions de NASBEM: Analyse de contrainte, de la fracture mécanique de corps élastiques (2D) de géométrie et chargement variables, avec ou sans fissures, composés de multiples zones de matériaux différents, Calcul par la méthode des éléments aux limites, Saisie du modèle par points (segments aux limites, points intermédiaires, points de la fissure, points de chargement, centre des trous) Saisie des segments aux limites, pour le calcul des limites, Saisie des zones ou région mono-matériau, Définitions des segments de la fissure ESACRACK - DOREA

17 NASGRO (Présentation)
Fonctions de NASBEM: Définition des conditions aux limites et des points de chargements/déplacements, Les matériaux sont élastiques (linéaire) et homogènes, saisie du coefficient de Poisson et du module d’élasticité, Vérification des données saisies, Calcul des facteurs d’intensité de contrainte, Calcul des contraintes Affichage des courbes ou des résultats sous forme tabulaire ESACRACK - DOREA

18 Nouveautés ESACRACK Améliorations d’ESALOAD:
Actuellement, la version est en cours de validation (version béta). Elle comprend ESALOAD 4.1.7, ESAFATIG et NASGRO Améliorations d’ESALOAD: Edition des courbes de chargement, Ajout des accélérations angulaires (x,y,z) dans les courbes de chargement, Ajout des mini maxi de contrainte additionnelle dans les courbes de chargement (ISPR, Station Spatiale Orbitale), Edition des transmissibilités et des entrées de chargement, ESACRACK - DOREA

19 Nouveautés Améliorations d’ESALOAD:
Association des contraintes unitaires par événement, édition des contraintes unitaires, Taille du filtre pour l’import des données du domaine temporel modifiable par l’utilisateur, Amélioration de l’interface graphique, correction de bugs, Saisie des évènements de vol (orbites) plus flexible, compatible Ariane5, Ajout de la notion de projet, de batch d’exécution, Convertisseur des spectres de contrainte au format NASGRO. ESACRACK - DOREA

20 Nouveautés Améliorations d’ESAFATIG Améliorations NASGRO 3
Saisie de l’UTS et du Nlow, Affichage de l’UTS et du Nlow dans les courbes Importation des matériaux dans la base provenant de FRAMES-2, Améliorations NASGRO 3 Aucune.. Actuellement la version NASGRO 4 est disponible et devrait bientôt être intégrée à ESACRACK. ESACRACK - DOREA

21 A venir ESACRACK: Intégration de NASGRO 4
Amélioration du ‘strip yield’ Nouvel algorithme pour le ‘residual strength’, Echange du ‘residual stress’ de NASGRO vers ESACRACK, Correction de problèmes (libération mémoire) sur Windows 2000 ESACRACK - DOREA