Martin Lefebvre a été diplômé en 2018 suite à un projet de fin d’étude (PFE) portant sur l’étude d’un drone longue endurance. Il a ensuite eu l’opportunité de poursuivre son travail de recherche sur cette thématique dans le cadre du projet ELCOD et de présenter ses travaux à la conférence IMAV à Melbourne (Australie).

Les conférences IMAV (International Micro Air Vehicle) sont l’occasion pour les universités et centres de recherche d’exposer leurs travaux dans des domaines variés. [liste des articles]

L’équipe Cigogne de l’INSA de Strasbourg participait cette année à cette dixième édition en Australie :
page de l’équipe cigogne

Parmi une cinquantaine de conférences, celle proposée par l’INSA portait sur la modélisation d’un composite bi-matériaux, appelé composite sandwich. Ce matériau léger et résistant est très utilisé pour les structures sollicitées en flexion comme les planchers d’avions ou les ailes des drones par exemple. Ce sandwich composite est composé d’une âme centrale en mousse de PVC et de deux peaux en carbone :

Durant la phase de conception d’un projet, il est nécessaire de réaliser des simulations numériques sur ce matériau.
Cependant, comment modéliser un matériau multicouche et hautement anisotrope ?
C’est cette question que nous nous sommes posés lors de la conception du drone longue endurance ELCOD en développement à l’INSA. En effet, une grande partie de la structure du drone final sera fabriquée en composite sandwich carbone/mousse de PVC.
Le drone étant de grande envergure et la structure soumise à de fortes contraintes durant le vol, il est important de procéder à des simulations numériques pour valider la structure et les choix de matériaux :

La réponse complète à cette problématique dans le cadre du projet est donnée dans l’article scientifique présenté lors de ces conférences sous le titre : Carbon fibre/PVC foam sandwich composite modelling for MAVs & long range drones structures.

Le but de ce travail de recherche débuté durant un PFE en génie mécanique est de trouver un moyen d’implémenter les caractéristiques d’un matériau qui prend en compte l’aspect multicouche & anisotrope. Pour cela, nous utilisons une matrice 6×6 qui peut être vue comme une généralisation de la loi d’Hooke aux trois directions de l’espace et prenant en compte les différentes couches du sandwich. Cette matrice différencie également le comportement en traction et en flexion du composite. Une fois la géométrie créée sous CREO, avec comme données matériaux la matrice de comportement, nous avons voulu aller plus loin en vérifiant la conformité de ce modèle avec la réalité. C’est pour cela que nous avons créé une aile de drone expérimentale ainsi que son clone numérique. Le but est de confronter les résultats expérimentaux et numériques sur une géométrie d’aile simplifiée :

L’article expose en détail les différentes étapes du travail ; des essais de traction sur éprouvettes, jusqu’aux résultats des comparaisons expérimentales et numériques. Une dernière partie propose les études à poursuivre pour compléter de modèle numérique pour avoir un modèle plus proche de la réalité, et ainsi plus fiable.

Le fruit de ce travail a été présenté à Melbourne en novembre 2018 :

Présentation par Martin Lefebvre des travaux de recherche de nos collègues de l’ICPEES et de In’Air Solutions, sur la conception d’un capteur météorologique embarqué (Première auteure de l’article : Christina Andrikopoulou, ICPEES)

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Remerciements :
Ce projet est soutenu par le projet Européen ELCOD. Le projet ELCOD a été mis en œuvre dans le cadre du programme INTERREG V Oberrhein/Rhin Supérieur et a été soutenu par l’European Regional Development Fund (ERDF) et par les co-partenaire financiers la région Grand Est en France and les région de Baden-Württemberg et Rhineland-Palatinate.

INSA de Strasbourg, ICPEES, In’Air Solutions, Hochschule Offenburg

Article écrit par Martin LEFEVBRE