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Presentation Transcript

    1. 1

    2. 2 Introduction au projet Vérification du code de calcul NASTRAN Design des tours Choix des modélisations Etude paramétrique Conclusion et suite du stage Modélisation et optimisation d’une tour en treillis

    3. 3 Introduction au projet : • Observatoire de Paris : Fondé en 1677 Le plus grand pôle de recherche français en astronomie 3 unités de recherche (Paris, Meudon, Nançay) • GEPI : Pôle instrumental du site de Meudon Définition, conception, réalisation de grands projets instrumentaux de l’astronomie au sol

    4. 4 Introduction au projet : • Projet Antarctique : Intérêt scientifique grandissant Plusieurs stations de recherche (ex : Concordia au Dôme C) • Dôme C : Positions géographique et conditions naturelles apportent des avantages pour les observations pour les observations astronomiques Influence du vent amoindrie (Vmax 5-6m/s à 30m de hauteur) Températures : - 30°C en été - 80°C en hiver (1st ARENA conference on astronomy at CONCORDIA, 2007) Conditions optimales de visibilité à 30m de hauteur

    5. 5 Introduction au projet : • Projet MASTER/PFE : Concevoir et optimiser le design d’une tour de 30m Tour supporte un télescope nouvelle génération Etude dynamique : => 1ère fréquence propre de la tour > 10Hz (énergie créée par les variations du vent décroît rapidement entre 1 et 10Hz; Hammerschlag et al., 2006) => Limiter les mouvements de la plateforme de support aux mouvements plans (pas de flexion), parallèles au sol Optimiser le poids de la tour Prévoir le contrôle de la tour (passif?actif?)

    6. 6 Modélisation et optimisation d’une tour en treillis

    7. 7 Vérification de la première fréquence propre : Masse concentrée (10t)

    8. 8 Vérification du flambage et de la précontrainte : • Théorie poutre bi-rotulée : • Calcul NASTRAN :

    9. 9 Vérification du flambage et de la précontrainte : • Remplacement de la force par masse ponctuelle : => => INSTABILITE

    10. 10 Propositions de l’Observatoire : • Tour à 4 pieds : Composée de tubes creux de 6m de type acier carbone Appui sur containers infiniment rigides Hauteur de 30m 5 étages,…

    11. 11 Propositions de l’Observatoire : • Tour « tabouret » : Composée de tubes creux en acier carbone 3 appuis sur containers infiniment rigides Hauteur de 30m Diamètre supérieur pour les pieds,… (pas présenté ici)

    12. 12 Designs d’étude choisis :

    13. 13 Modélisation des designs sous PATRAN : Tubes creux de 6m max (logistique,…) => Diamètre extérieur = 20cm => Epaisseur = 1cm Matériau : Acier carbone de construction (-80°C) => E = 2,1E5MPa (Propriété des matériaux à basse température, J-P Thermeau, courbe 6) => ? = 7700Kg/m3 Fondations : Glace comme béton => Liaisons encastrement, infiniment rigides

    14. 14 Modélisation des designs sous PATRAN : Modélisation des éléments: => Eléments bar2 de 0,45 à 0,55m => Liaisons rigides entre les barres de la tour Modélisation de la plateforme de support : => Supposée infiniment rigide => Liaison rigide de type RBE2 (pas de mode d’ouverture) Modélisation du télescope : => Masse concentrée au centre de la liaison rigide => 3 masses : 10t, 20t, 100t (cas limite) = Télescope + Plateforme Calculs sans précontrainte (cf. vérification de la précontrainte) : => Masses concentrées < « charge critique » de flambement => Erreur non significative

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    20. 20 Influence du diamètre/étages des poutres : 3 diamètres utilisés : - D1 = 219,1mm ; ep1 = 5mm - D2 = 356mm ; ep2 = 6mm - D3 = 508mm ; ep3 = 6mm 4 études/tour : - étude 1 : influence du nombre d’étages à D3 (tubes horizontaux et verticaux) - étude 2 : influence du nombre d’étages à D3 (tubes horizontaux uniquement, tubes verticaux = cte = D1) - études 3 et 4 : même chose avec D3 et D2

    21. 21 Influence de la conicité de la tour : 3 modèles utilisés :

    22. 22 Conclusion de l’étude paramétrique : A propriétés équivalente, tour hexagonale plus performante Renforts utilisés peu influents sur comportement dynamique « Tour sur container » = meilleure performance Augmentation du diamètre des trois premiers étages Conicité dégrade les performances (pour Lmax = 6m)

    23. 23 Modèle provisoire « optimisé » : => Tour à base hexagonale : • Dimension barre => => Dext = 508mm; Ep = 6mm => Dext = 219mm; Ep = 5mm • Renforts 3 sur fondations et 1er étage => Très légère amélioration

    24. 24 Influence du diamètre et épaisseur sur 3 premiers étages : => Tour à base hexagonale : • Epaisseur : • Diamètre extérieur :

    25. 25 Influence du diamètre et épaisseur sur 3 premiers étages : => Tour à base hexagonale : • Epaisseur : • Diamètre extérieur :

    26. 26 Influence du diamètre et épaisseur sur 3 premiers étages : => Tour à base hexagonale : • Epaisseur : • Diamètre extérieur :

    27. 27 Conclusion sur étude paramétrique : => Augmenter la première fréquence propre => Tour à base hexagonale => Pour L = 6m : conicité inutile => Augmentation de la section de barre Suite du stage : => Optimisations envisageables => Estimer le coût de la tour (+logistique, transport, construction…) => Réponse fréquentielle au vent => Contrôle (passif?, actif?...) => Maquette et tests

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