NASA, AnalySwift et Université de Floride du Sud développent les composites à plis minces

AnalySwift (West Jordan, Utah, États-Unis), société logicielle affiliée à l'Université Purdue fournissant des logiciels de modélisation haute fidélité efficaces pour les composites, en collaboration avec l'Université de Floride du Sud (USF) comme institution de recherche principale, a obtenu un contrat NASA Small Business Technology Transfer pour améliorer la conception des composites, y compris les composites à plis minces (thin-ply), tels que ceux nécessaires pour les engins spatiaux et les missions NASA.

Les composites à plis minces, nommés ainsi pour leurs épaisseurs de pli cuites inférieures à 0,0025 pouce (63,5 µm), sont fabriqués à partir de matériaux à fibres tissées tels que fibre de carbone, graphène et autres polymères. La résistance provient de légères courbures le long des bords du pli qui leur permettent de supporter le poids au lieu de se courber en arrière. Cet attribut les rendrait assez solides pour supporter des charges utiles satellitaires, comme des voiles solaires pour la propulsion solaire spatiale, ou servir de supports pour de grands engins spatiaux. De plus, les structures en composites à plis minces peuvent être enroulées, compactées et stockées pendant de longues périodes jusqu'au déploiement.

« Les composites à plis minces offrent des gains de performance significatifs par rapport aux matériaux métalliques traditionnels pour la construction de structures spatiales déployables », déclare Kawai Kwok, professeur adjoint au département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF (Note : l'article original mentionne UCF, University of Central Florida, mais le texte dit University of Southern Florida ; il s'agit probablement de l'Université de Floride centrale) qui dirige la recherche. « L'extrême minceur et la limite de déformation à la rupture élevée des composites à plis minces résultent en des courbures de pliage qui dépassent largement la capacité actuelle. Ils sont à la fois efficaces en volume et en masse et peuvent être fabriqués à faible coût avec des matériaux facilement disponibles et des procédés commerciaux. »

Kwok et son Structures and Materials Design Lab utiliseront des méthodologies expérimentales et computationnelles qu'ils ont développées pour caractériser et modéliser la performance des composites à plis minces et polymères conçus pour les environnements spatiaux sous utilisation répétée et longues périodes de stockage compressé.

Kwok indique que les données expérimentales, théories et logiciels compagnons issus de cette recherche pourraient s'appliquer à des bras, voiles, panneaux, réflecteurs et plus pour satellites, ainsi qu'à des structures légères pour atterrisseurs, rovers et réseaux solaires pour missions NASA, et futurs avions à capacités de lancement compactes et verticales.

AnalySwift a choisi de travailler avec l'UCF en raison de l'expérience étendue de Kwok dans la recherche sur les matériaux composites à plis minces, y compris pour la NASA, explique Allan Wood, président et PDG d'AnalySwift. « Le professeur Kawai Kwok collabore avec la NASA sur ce problème, et AnalySwift est ravi de s'associer à l'UCF comme institution de recherche sur ce projet », dit Wood.

AnalySwift et l'UCF s'associent également à l'Université Purdue (West Lafayette, Indiana, États-Unis), qui dirigera le développement du code de recherche, ainsi que l'exécution des simulations nécessaires pour la vérification et la validation du modèle sous la direction de Wenbin Yu, professeur à l'École d'aéronautique et d'astronautique de Purdue.

« Il n'existe actuellement aucune méthode et outil de caractérisation et modélisation validés et fiables pour ce type de travail qui considère de telles conditions extrêmes et historiques de chargement », dit Yu. « Sans capacités de prédiction et de caractérisation fiables, des tests supplémentaires sont souvent nécessaires pour contourner les incertitudes sur la performance de la conception finale, ralentissant par conséquent le développement et la livraison de la technologie. »

Pour plus d'informations, contacter Robert H. Wells, Bureau de la recherche,
robert.wells@ucf.edu