La diversité de ses secteurs d’activité permet à Dynas+ d’adresser un large champ d’action en favorisant le transfert d’une méthodologie numérique d’une expertise métier à une autre. La composante Recherche et Innovation autour de la simulation numérique est l’un des ressorts majeurs du développement de l’activité et est au cœur de la stratégie de développement de la société. 

Dynas+ adopte un positionnement résolument tourné vers l’innovation et la recherche à travers :

De par son caractère fortement multi-physique, la modélisation d’une séquence d’aérolargage est choisie comme démonstrateur scientifique des nouvelles capacités du couplage fort fluide/structure (CFD/Lagrange) récemment développée au sein du logiciel de calcul commercial LS-DYNA. La compréhension des phénomènes complexes entrant en jeu lors du gonflement d’un parachute en milieu réel, fait intervenir des problématiques :

• d’aérodynamisme (turbulence, trainée) ;
• de mécanique non-linéaire (grande déformation des tissus et suspentes, aéroélasticité) ;
• de couplages (masse d’air déplacée supérieure à la masse de la structure fine, souple et perméable, en déformation).

Le nouveau solveur de mécanique des fluides ICFD et l’ensemble des techniques liées (maillage, couplage, etc…) vont permettre de lever certains verrous technologiques rédhibitoires  :

L’utilisation de l’hydrogène est au cœur de la propulsion spatiale et des problématiques actuelles de la future génération de lanceurs. Les essais et modélisations du comportement dynamique vibratoire de l’hydrogène liquide (LH2) dans les réservoirs déformables des lanceurs posent aujourd’hui des problèmes scientifiques et techniques extrêmement complexes. Les problématiques de sécurité, de transport et de conditionnement liées à l’instabilité de l’hydrogène liquide restent encore critiques.

L’objectif du projet TANKYOU est de proposer au domaine spatial français, un méta-matériau de substitution, une méthodologie numérique et expérimentale alternative en vue de simplifier et sécuriser la qualification des réservoirs cryotechniques de lanceurs. Le méta-matériau spécifié doit avoir le comportement dynamique du LH2 sans présenter les risques de forte inflammabilité, explosivité et fugacité.

Pour atteindre cet objectif, la définition et la spécification de ce métamatériau aux propriétés dynamiques et vibratoires équivalentes à celles de l’hydrogène liquide ont été réalisés grâce à une démarche combinant des approches analytique, numérique et expérimentale.

Le projet TANKYOU a permis d’établir une méthodologie qui, à partir des caractéristiques de sphères creuses, définit un métamatériau équivalent et permet de modéliser son comportement dynamique. Les perspectives du projet consisteraient donc à s’appuyer sur cette méthodologie et effectuer le trajet inverse appliqué à n’importe quel fluide. Cette deuxième étape correspond au projet DANKE.

De nouvelles alternatives au carburant classique se profilent et la nécessité d’une transition énergétique renforce l’intérêt de l’utilisation des liquides cryogéniques (Hydrogène, Xénon, Oxygène, …). Pourtant, les essais et modélisations relatifs à leur comportement dynamique vibratoire posent aujourd’hui des problèmes scientifiques et techniques extrêmement complexes. En effet, les problématiques de sécurité, de contrôle et de conditionnements liés à l’instabilité des liquides cryogéniques restent « critiques »

Au-delà des programmes spatiaux, l’utilisation de fluides « critiques » présentant des risques particuliers, fait partie des problématiques actuelles dans les domaines du transport et de l’énergie en général (aéronautique, automobile, transport de matière liquide dangereuse, médical,…). Parmi ces gaz comprimés, l’exemple de l’Hydrogène reste emblématique et son utilisation dans le cadre de la propulsion spatiale démontre les hautes capacités des méthodes cryogéniques (voir projet ci-dessus). Dans le cadre du projet DANKE, le fluide cryogénique ciblé est le Xénon constituant de base de la révolution technologique liée à la propulsion électrique des satellites.

L’ambition du projet DANKE est d’utiliser et d’améliorer la méthodologie développée dans le cadre de TANKYOU (confirmation de la faisabilité de simuler le comportement dynamique d’un fluide cryogénique par un matériau discontinu), afin d’arriver d’une part à une spécification fine des caractéristiques des sphères creuses (constituant le métamatériau) et d’autre part à la fabrication de ce matériau.

Le projet permettra :

Un nombre considérable de débris d’origine humaine gravitant autour de la Terre est actuellement répertorié. Leur taille, leur nature, leur orbite et leur vitesse peuvent fortement varier, mais ils constituent tous un risque croissant de collision et une menace pour l’activité spatiale actuelle et future. Ainsi, les acteurs du spatial cherchent des solutions de limitation des risques, de protection et de contrôle du nombre d’objets (conception des objets spatiaux, mesures évitant la multiplication des débris, stratégie de fin de vie...).

Les travaux de recherche réalisés dans le cadre du projet européen antérieur ReVuS (Reducing the Vulnerability of Space Systems) ont montré que les débris présentant le plus grand risque de perte de mission se situent dans la gamme de 1.0 à 5.0 mm de diamètre. Les probabilités de collision avec ce type de débris, encore faibles, vont devenir non négligeables du fait de la multiplication des objets en orbite.

Sur cette base, l’enjeu du projet ATIHS est d’améliorer la protection des satellites face aux impacts de débris millimétriques à centimétriques. Ce projet s’articule autour des trois points essentiels suivants :

Massivement utilisés en aéronautique, les composites font partie des « indispensables » dans la quête d’une industrie plus verte et plus performante. L’un des points critiques de leur utilisation reste la technique d’assemblage entre eux ou avec des éléments métalliques. Le collage est certainement le procédé  qui permettrait de tirer le plus grand parti de l’introduction des matériaux composites. Il permet théoriquement de supprimer les rivets et visserie ajoutés par mesure de sécurité et de réduire les opérations de perçages qui sont longues, complexes et en contradiction avec la nature même du composite qui risque alors d’être endommagé. La difficulté de tester la qualité des collages, et plus particulièrement de repérer les « weak bonding » : joints présentant un contact intime avec des propriétés d’adhérence en deçà du nominal attendu, limite néanmoins la possibilité de se reposer uniquement sur cette technologie. Il n’existe pas encore aujourd’hui de moyen fiable, industrialisable et non destructif permettant de garantir la bonne tenue des collages.

Depuis une dizaine d’années, la technique LASAT (Laser Adhesion Test) apparaît comme l’alternative la plus prometteuse. Elle sollicite mécaniquement les interfaces en jouant sur la propagation d’ondes de choc produites par plasma laser. Sous réserve de calibration des paramètres laser, le LASAT présente l’avantage d’être non destructif si le collage respecte la tenue mécanique souhaitée. Et de manière complémentaire, il peut permettre de générer un endommagement à n’importe quel endroit dans l’épaisseur d’un assemblage ou d’un stratifié.

• Construire des modèles numériques fiables de comportement (propagation et endommagement) sous ondes de choc, produites par laser, d’assemblages représentatifs composites unidirectionnels
• Développer un outil numérique de calibrage automatique des paramètres procédés des plateformes à partir des spécifications des applications (matériaux, géométries, endommagements visés) et rendre l’outil créé accessible aux utilisateurs des plateformes laser n’ayant pas forcément de connaissances approfondies en simulation.