Études numériques et expérimentales sur un ballon stratosphérique lobé

Le
Centre National des Études Spatiales (CNES) travaille depuis plusieurs années à
l’élaboration de modèles mécaniques prédictifs dans le but d’améliorer les
performances des enveloppes de ballons stratosphériques et de garantir leur
fiabilité. Ces structures gonflées sont utilisées pour transporter du matériel
scientifique en altitude (jusqu’à 45 km), avec des vols allant de quelques
heures à plusieurs mois et une charge utile allant de quelques kilos à
plusieurs tonnes.

Le
choix des matériaux est un enjeu primordial dans le cadre de cette application,
afin d'obtenir une masse d’enveloppe faible tout en garantissant une bonne
résistance mécanique. De plus, le matériau doit également être résistant au
vieillissement stratosphérique pour assurer une durabilité optimale dans des
conditions sévères.

L’utilisation
de simulations numériques constitue une aide importante dans le processus de
conception des ballons. Cette approche nécessite à la fois une méthode
numérique appropriée pour les structures souples et un modèle de matériau
représentatif. Dans le cas des ballons pressurisés, la loi de comportement
conditionne fortement l’équilibre global de la structure (forme) ainsi que
l’équilibre local (contrainte/déformation). Dans le cas d’un ballon lobé,
l’interaction tendon/film joue également un rôle essentiel pour la viabilité de
l’enveloppe. Pour optimiser et fiabiliser ces ballons, l’étude de nouveaux matériaux
et l’interaction entre les tendons et le film sont des enjeux primordiaux.

Vous aurez comme missions :
- Revue bibliographique sur la problématique
- Réalisation d'un module d'identification de paramètres matériaux
- Simulation numérique du contact film/tendon dans le cas d'une structure simple
- Application sur un ballon de référence

Le stage pourrait débuter en Mars 2025.

Bac +5 à dominante
Mécanique.
- Connaissance de langages de
programmation (Python, C++, autres),
- Connaissance des matériaux
polymères et fibreux,
- Connaissance en éléments
finis (Abaqus, autres)