STAGE - Conception d’une pièce satellite en fibre de carbone H/F

De nouveaux enjeux sont apparus ces dernières années dans le domaine des technologies spatiales, menant le Service Structures & Mécanique du CNES à rechercher des nouvelles solutions adaptées aux environnements extrêmes (applications cryotechniques, ou en températures très hautes, missions interplanétaires, applications VLEO…).

Les structures composites en fibre de carbone permettent d’atteindre de propriétés mécaniques et thermoélastiques notables, ce qui présente un grand intérêt pour diverses pièces satellite dont, par exemple, les platines d'interface d'instruments d'observation spatiale, pour lesquelles on demande des performances accrues en termes de stabilité.

Cependant, leur modélisation par méthode aux éléments finis (FEM) est plus complexe que celles des matériaux métalliques, utilisés plus communément dans les structures satellites ; cette complexité s'explique principalement par la dépendance directionnelle des propriétés mécaniques (passage d'un comportement isotrope à un comportement anisotrope), ainsi que par la modélisation des inserts, du collage et la prise en compte du comportement multicouche, où la nature empilée du matériau engendre des contraintes de modélisation complexes (contraintes inter laminaires et délaminage).

Le savoir-faire dans la conception et modélisation des pièces en fibre de carbone est de niche, et couvre un rôle clé dans les technologies spatiales. C’est pourquoi le service Structures & Mécanique du CNES, au sein de la Sous-Direction Techniques Véhicules Orbitaux, propose ce stage inspiré des challenges rencontrés dans le cas des Projets Spatiaux d’observation, dont l’objectif est de s’intéresser à la Modélisation Eléments Finis du comportement mécanique de telles structures. 

Les points suivants pourront être abordés :

• Étude bibliographique ;
• Phase de conception et Trade-Off :  avantages et inconvénients de trois solutions possibles (solution métallique vs « solution hybride » vs solution en composite ;
• Modélisation d’une pièce d’interface en matériaux métallique et analyses dans les environnements mécaniques lanceur et thermoélastique ;
• Modélisation d’une pièce d’interface en composite en fibre de carbone avec inserts titane et analyses dans les environnements mécaniques lanceur et thermoélastique ;
• Comparaison des solutions.

Le stage pourrait débuter en Mars 2027. 

Étudiant.e en dernière année de master/école d’ingénieur spécialisé.e en mécanique.
Expérience et/ou connaissances en modélisation (FEMAP ou Patran ou HyperMesh ou autre) et calculs NASTRAN souhaitées. 

*En tant qu'EPIC, le CNES applique un principe de neutralité (notamment politique et religieux) à l'ensemble de ses collaborateurs