Evalutation et optimisation des transferts thermiques aux interfaces des assemblages pour le domaine spatial

Les assemblages par éléments de fixation vissés sont présents à différentes échelles dans les équipements spatiaux. L'augmentation de la puissance et la miniaturisation des électroniques embarquées accroît le besoin d'un couplage thermique performant entre l'équipement et la structure du satellite. Ce couplage peut être obtenu par des matériaux d'interface thermiques placés entre les pièces assemblées. Une maitrise du comportement mécanique et thermique est essentielle afin dans un premier temps de pouvoir évaluer la performance thermique d'une interface et ensuite de pouvoir étudier les pistes d'amélioration.Cette thèse s'intéresse à deux types de matériaux d'interface différents avec une application industrielle pour le domaine spatial, afin de couvrir un large spectre et mettre en œuvre un protocole universel. Premièrement, les travaux s’orientent sur la caractérisation mécanique et thermique exhaustive des matériaux d'interface à partir de laquelle un modèle matériau numérique est construit. Ce modèle matériau est ensuite intégré dans la simulation d'un assemblage complet contenant le matériau d'interface, le boitier électronique et les fixations. Des démonstrateurs basés sur des applications industrielles existantes ont été conçus et leur comportement mécanique et leur performance thermique ont été vérifiés expérimentalement puis confrontés aux simulations numériques. Les résultats mécaniques et thermiques expérimentaux confirment les résultats numériques. La simulation numérique a permis de comprendre certains phénomènes prédominant au sein de l’application industrielle. En effet, les deux matériaux ont dévoilé des problématiques différentes comme l’importance des conditions de serrage pour le premier matériau d’interface souple (Tflex) et de la zone de contact pour le second matériau d’interface rigide (Chotherm).Lors de la simulation numérique d’un des démonstrateurs, une perte de contact importante qui affecte fortement la performance thermique a été identifiée. Ce constat accentue le besoin et l’importance de la maîtrise du comportement des matériaux d’interface dans une application industrielle. Une amélioration a été proposée et testée qui consiste à ajouter une surcouche de matériau d’interface là où le contact est perdu. Cette solution a permis d’augmenter la performance thermique de l’interface de 26% dans le cas d’étude considéré pour cette thèse.