Aéroélasticité et dynamique des structures

Avions et hélicoptères : vibroacoustique interne dans les domaines BF, MF et HF
Identification, modélisation et simulation vibratoires et vibroacoustiques d’un tronçon de fuselage d’avion en composite

Dans le cadre du Projet Européen du 5ème PCRD FACE, dédié à l’étude du confort dans les cabines d’avions civils, le Département Aéroélasticité et Dynamique des Structures de l’Onera à participer à l’identification, la modélisation et la simulation vibratoires et vibroacoustiques d’un tronçon de fuselage d’avion en composite carbone dans le domaine des basses, moyennes et hautes fréquences. Ce tronçon de fuselage, sans lisses ni raidisseurs a été fabriqué dans le cadre du projet européen FUBACOMP.

Partie expérimentale :

Les essais ont été réalisés au CEAT, en collaboration avec le NLR. L’équipe de l’ONERA a équipé la structure de 170 accéléromètres répartis sur la surface externe du fuselage et de 30 microphones répartis dans la cavité interne et a mis en œuvre un excitateur mécanique.

Les mesures des réponses fréquentielles enregistrées par l’ONERA dans les domaines BF, MF et HF ont permis de faire des analyses modales vibratoire et acoustique en BF ainsi que des comparaisons avec les résultats numériques en MF et HF.

Les figures 1 et 2 présentent la structure sur son lieu d’essais.

Partie numérique :

Un modèle éléments finis du tronçon de fuselage et un modèle éléments finis de la cavité acoustique interne à la structure, ainsi qu’un modèle vibroacoustique ont été développés à partir de données CAO et de données éléments finis fournies par Dassault Aviation. Le maillage vibroacoustique (structure + fluide interne) est constitué de 97 800 éléments, 91 500 nœuds et 453 800 degrés de liberté.

Les modèles ainsi développés ont d’abord servi à faire des calculs de modes structuraux et acoustiques afin d’aider à positionner les capteurs (microphones et accéléromètres) qui ont été utilisés lors des essais. Ces modèles ont ensuite été utilisés pour mener des calculs du comportement vibroacoustique de cette structure dans le domaine des moyennes fréquences à l’aide du logiciel NastOneraMF. La comparaison de ces derniers résultats numériques aux résultats expérimentaux est très satisfaisante et valide le modèle numérique développé.

La figure 3 représente la déformée structurale relative au second mode de vibration et la figure 4 présente la comparaison de l’accélération normale calculée et mesurée au point d’excitation.

Figure 3 : Mode de vibration numéro 2

Figure 4 : Accélération normale (y) au point d’excitation (x)

Sigles et abréviations :

Mis à jour le 10 janvier 2008 - © ONERA 2009 - Crédits et conditions d'utilisation