Le télescope LST, conçu pour détecter le rayonnement Cherenkov, a subi un désalignement critique après l'effondrement du support de son miroir adaptatif. L'origine de la panne a été localisée dans les joints en fibre de carbone, où la fatigue cyclique a provoqué des microfissures et une déformation permanente. Pour comprendre le phénomène, une analyse médico-légale numérique a été réalisée, combinant scan 3D, modélisation CAO et simulation par éléments finis.
Flux médico-légal : de RealityCapture à MSC Nastran 🔧
La première étape a consisté à documenter la géométrie réelle du support effondré par photogrammétrie dans RealityCapture. Ce modèle de nuage de points a été importé dans Siemens NX pour reconstruire la conception CAO d'origine et la comparer à la pièce déformée. Une fois la géométrie nettoyée, l'assemblage a été exporté vers MSC Nastran pour une analyse de fatigue multiaxiale. Les charges opérationnelles typiques du télescope (gravité variable, vent et vibration thermique) ont été appliquées sur les joints en carbone. Le solveur SOL 101 a permis d'identifier les contraintes résiduelles dans la zone de jonction, tandis que le module de fatigue (SOL 111) a prédit une durée de vie de seulement 2,3 ans, bien en deçà des 10 ans attendus.
Leçons pour la conception de structures composites 💡
Ce cas démontre que la fibre de carbone, bien que légère et rigide, est vulnérable au niveau des joints si la dégradation interlaminaire n'est pas modélisée. La simulation dans Nastran a révélé que la défaillance n'était pas due à une surcharge, mais à une accumulation de dommages dans la matrice époxy sous des cycles de faible amplitude. Pour les itérations futures, il est recommandé de reconcevoir les jonctions avec des inserts métalliques et de valider le modèle par des essais de fatigue réels. La combinaison de RealityCapture, Siemens NX et Nastran offre un flux de travail complet pour éviter des effondrements similaires.
Dans le contexte de l'effondrement du support du miroir LST, quels paramètres de simulation de fatigue dans les joints en carbone avec Nastran sont critiques pour prédire le désalignement induit par les charges cycliques thermiques et gravitationnelles ?
(PS : La fatigue des matériaux, c'est comme la vôtre après 10 heures de simulation.)