Reduced order model algorithms for Automated Tape Placement optimisation

Développement d'algorithmes de réduction de modèles pour l'optimisation du procédé de Placement de Fibres Robotisé

Nicolas Bur (1)

1 ESTIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Realising composite parts mainly dedicated to aeronautics sector by robotised processes tends to increase productivity. However, Automated Tape Placement (ATP) is still in ripening stage and requires various developments, particularly in case of thermoplastic composites or dry fibres. In this manuscript, we propose different tools allowing to determine in advance the best heating power to drape composite fibres. Difficulty arises from dependence on many parameters, from material (density, specific heat) or from process itself (velocity, number and orientation of plies). Therefore we construct a multi-parametric reduced order model using the so called Proper Generalised Decomposition (PGD). Results have been faced to those obtained from more conventional methods but also to experimental data.

La réalisation par des procédés robotisés de pièces composites à destination, notamment, de l’aéronautique vise à en augmenter la productivité. Cependant le Placement de Fibres Robotisé (PFR) est encore en phase de maturation et requiert de nombreux développements, en particulier dans le cas des composites à matrice thermoplastique ou à fibre sèche. Dans cette thèse, nous proposons différents outils qui permettent in fine de déterminer à l’avance la meilleure puissance de chauffe pour la mise en œuvre de ces composites. La difficulté réside dans le fait que cette puissance dépend de nombreux paramètres, non seulement au niveau de la matière utilisée (densité, chaleur spécifique. . . ), mais encore au niveau du procédé lui-même (vitesse de déplacement, nombre et orientation des plis. . . ). Nous avons construit un modèle réduit multi-paramétrique en utilisant la technique appelée Proper Generalised Decomposition (PGD). Les résultats ont été confrontés à ceux obtenus par des méthodes plus conventionnelles et aussi à des données expérimentales.

Mots clés: Digital simulation; Reduced order model; PGD; Composite materials; Parametric model; Control

Mots clés: Simulation numérique; Réduction de modèles; Matériaux composites; Modèle paramétré; Contrôle

Domaines: Modélisation et simulation; Equations aux dérivées partielles [math.AP]; Thermique [physics.class-ph]; Optimisation et contrôle [math.OC]

Nicolas Bur. Développement d'algorithmes de réduction de modèles pour l'optimisation du procédé de Placement de Fibres Robotisé. Modélisation et simulation. Laboratoire Roberval UMR 7337 Université de Technologie de Compiègne Centre de Recherches de Royallieu CS 60319 60203 Compiègne Cedex FRANCE 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01262269⟩