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Simulation des réponses vibroacoustiques de substrat de panneaux solaires destinés à l'espace

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Letarte, Antoine (2018). Simulation des réponses vibroacoustiques de substrat de panneaux solaires destinés à l'espace. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les analyses vibroacoustiques d’équipement satellitaire sont primordiales à la réussite d’une mission. Ces analyses sont souvent simplifiées et même ignorées lorsque l’équipement est surdimensionné et que celui-ci subit le processus de qualification par essais expérimentaux. Le problème avec cette approche est qu’il est difficile d’optimiser les structures par manque d’informations lors de la conception. De plus, il est très dispendieux d’effectuer une optimization par itération grâce a des tests vibroacoustiques. L’objectif de cette étude est d’établir une method d’analyse numérique concrète afin de simuler l’effet du son sur un substrat de panneau solaire de satellite.

Le mémoire a été divisé en deux sections principales. La première section présente les essais expérimentaux servant à valider les modèles de calculs tandis que la deuxième partie enchaîne avec les analyses numériques effectuées à l’aide d’outils logiciels et de modèles mathématiques. Dans chaque section, l’assemblage du substrat de panneau solaire est divisé en deux parties : le panneau lui-même ainsi que le système de fixation de celui-ci. C’est en vérifiant individuellement ces sous-ensembles que la validation du modèle est effectuée, et ce dans le but d’obtenir une analyse représentative.

La partie expérimentale porte principalement sur l’extraction des propriétés modales de l’assemblage du panneau et du système de fixation. Au niveau du système de fixation, c’est la rigidité de celui-ci qui est à l’étude. Grâce à une corrélation itérative, un modèle simplifié de type ressort et amortisseur est obtenu. Cette étape a permis de bien identifier les proprieties des conditions aux frontières afin d’éliminer certaines sources d’erreurs. Au niveau du panneau, la méthode de régression linéaire multiple a été utilisée afin de caractériser ses proprieties modales. Pour ce qui est de la partie numérique, deux méthodes d’analyses ont été utilisées. La méthode par éléments finis ainsi que la méthode par éléments de frontière. L’outil NX de Siemens ainsi que VA-One de ESI ont été utilisés pour ces fins. Pour valider les modèles numériques, une corrélation des propriétés modales des essais et des modèles numériques a été effectuée. Les résultats montrent que les modèles développés sont valides puisqu’ils représentantes relativement bien l’assemblage du substrat de panneau solaire tel que fabriqué et testé.

Titre traduit

Satellite solar panel substrat vibroacoustic responses simulations

Résumé traduit

Satellite equipment vibroacoustic analyzes are essential to the success of a mission. These analyzes are often simplified or ignored when the equipment is oversized and undergoes the qualification process by experimental testing. The problem with this approach is that it is difficult to optimize structures for lack of information during design. In addition, it is very expensive to perform optimization by iteration through vibroacoustic tests. The objective of this study is to establish a numerical analysis method to simulate the effect of vibroacoustic waves on a satellite solar panel substrate.

The thesis has been divided into two main sections. The first section presents the experimental tests used to validate computational models, and the second section with numerical analyzes performed using software tools and mathematical models. In each section, the assembly of the solar panel substrate is divided into two parts : the panel itself as well as the fixation support system. It is by individually checking these subsets that the validation of the model is performed to obtain a representative analysis.

The experimental part focuses on the extraction of the modal properties of the panel assembly and the fixation support system. For the fixation support, characterization of its rigidity is the main objective. Using an iterative correlation method, a simplified model of spring and damper is obtained. This step made it possible to identify the properties of the boundary conditions in order to eliminate certain sources of errors on the global simulation model. For the panel, a linear regression method is used to characterize its modal properties. For the numerical analyzes, two methods were used : the finite element method (FEM) and the boundary element method (BEM). The Siemens NX tool as well as ESI VA-One are used for these purposes. To validate the numerical models, a correlation of the modal properties of the tests and numerical models were carried out. The results showed that the models developed are valid since they represent relatively well the assembly of the solar panel substrate as manufactured and tested.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 95-96).
Mots-clés libres: simulation, vibroacoustique, essais expérimentaux, corrélation, VAOne, NX Nastran, substrat de panneau solaire
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Joncas, Simon
Codirecteur:
Codirecteur
Ross, Annie
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 08 mars 2019 16:16
Dernière modification: 08 mars 2019 16:16
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2214

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