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RÉSUMÉ
Cet article s’intéresse à la modélisation et à la simulation du comportement d’équipements embarqués à bord de navires lorsqu’ils sont soumis aux effets d’une explosion sous-marine. Il présente les principes théoriques d’une méthode polyvalente permettant de calculer efficacement (en termes numériques) et précisément (en termes physiques) leur dynamique à cette sollicitation. La méthode peut répondre à des besoins des ingénieurs de l’industrie afin de produire des données utiles à la conception de navires.
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Jean-François SIGRIST : Ingénieur - Expertise & communication scientifiques (eye-PI) –Tours – France
INTRODUCTION
Dans cet article compagnon de l’article [BM 5 206], on s’intéresse à la modélisation du comportement d’équipements embarqués à bord de navires pouvant être assujettis à des ondes de pression. Cette problématique intéresse en particulier la construction navale militaire lorsqu’il s’agit de démontrer la tenue des équipements de navires aux effets d’une explosion sous-marine distante.
Cette problématique met en jeu des phénomènes de couplage complexes, d’une part entre le fluide environnant la coque du navire et, d’autre part entre la coque elle-même et l’équipement qui lui est attaché. Il est possible de simuler la réponse de l’équipement en se fondant sur des modèles numériques élaborés, dont la construction et l’exploitation peuvent s’avérer coûteuses en temps de modélisation et de calcul. Cet article expose les principes et la validation d’une méthode de calcul originale, permettant de restituer la réponse de l’équipement en représentant la physique en jeu de façon précise, tout en ayant recours à des ressources de calcul accessibles à des ingénieurs de bureaux d’études experts de ces sujets. L’exposé s’intéresse aussi bien aux aspects théoriques que pratiques de la méthode, laquelle est, dans son principe, générale et peut concerner, moyennant certaines adaptations, des situations rencontrées en génie mécanique, dans le secteur du spatial, du génie civil, des transports, etc., par exemple pour la tenue de structures à des chocs pyrotechniques ou de manutention, ainsi qu’aux effets de séismes ou d’explosions aériennes.
Le lecteur trouvera ces références dans la rubrique « Pour en savoir plus » associée à ce dossier. Une bibliographie supplémentaire et des liens vers des sites internet lui proposent des ressources utiles afin d’approfondir ses connaissances sur le sujet.
Le lecteur trouvera également en fin d'article un tableau des notations utilisés.
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Conclusion
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3. Extensions de la méthode pour des problèmes 2D et 3D
3.1 Masse couplée avec une coque élastique 2D
Une application de la méthode à une masse montée sur une coque est considérée, dans la configuration décrite par la figure 10. Le problème est une représentation bidimensionnelle d'un équipement monté sur une coque de sous-marin, cette dernière étant immergée dans un fluide et soumise à une onde de choc.
La coque est supposée cylindrique, de rayon extérieur
et d'épaisseur constante
; elle est constituée d'un matériau homogène isotrope de densité
de module d'Young
et de coefficient de Poisson
La géométrie du problème est la suivante :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COLE (R.H.) - Underwater Explosions. - Princeton University Press (1948).
-
(2) - ARONS (A.B.), YENNIE (D.R.) - Energy partition in underwater explosion phenomena. - Reviews of Modern Physics, 20, p. 519-536 (1948).
-
(3) - HOLT (M.) - Underwater explosions. - Annual Review of Fluid Mechanics, 9, p. 187-214 (1977).
-
(4) - KEIL (A.H.) - The response of ships to underwater explosions. - Transaction of the Society of Naval Architechs and Marine Engineers, 69, p. 366-410 (1961).
-
(5) - OLESON (M.), BELSHEIM (R.) - Shipboard shock environment and its measurement. - Journal of the Acoustical Society of America, 60, p. 61 (1976).
-
(6) - REID (W.D.) - The Response of Surface Ship to Underwater Explosions. - Technical...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Warren D. REID, « The Response of Surface Ship to Underwater Explosions », Department of Defense/Science and Technology Organisation (DSTO), 1997.
https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA326738.pdf
Megan ECKSTEIN, « Navy conducts final blast in Ford full-ship shock trials », Defense News, 9 août 2021.
Vincent GROIZEIEAU, « Le nouveau porte-avions américain à l’épreuve des explosions sous-marines », 22 juin 2021.
Brice LOUVET, « L’US Navy déclenche une...
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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