Sujet de thèse 2015

Sujet de thèse 2015
Modélisation, simulation numérique et identification des
couplages multi-physiques dans les matériaux composites.
Encadrants : Marianne Beringhier (MCF), Marco Gigliotti (PR)
Description du sujet :
La simulation numérique rapide et l’identification des couplages multi-physiques
tels que la diffusion d’espèces couplée au comportement élasto-viscoendommageable sont au cœur des préoccupations des industriels du secteur
aéronautique, en particulier pour des problèmes de vieillissement et durabilité
des matériaux/structures soumis à des environnements sévères. Les outils
actuellement disponibles dans l’industrie permettent de réaliser de telles
simulations mais uniquement avec des modèles simplifiés. Toutefois, lorsque les
modèles multiphysiques sont décrits par des lois plus complexes, les temps de
calcul sont à ce jour rédhibitoires.
Il est donc nécessaire de créer des outils
numériques plus performants et dédiés.
L’objet de la recherche porte sur le développement d’une méthode de
réduction de modèle s’appuyant sur la technique de séparation de variables, la
Décomposition Propre Généralisée (PGD) réputée pour sa performance en terme
de temps de calcul dans le cadre des modèles multidimensionnels. Cette
méthode numérique est développée depuis 2007 à Poitiers et en particulier dans
le cadre des couplages multiphysiques dans la thèse de Nguyen Tuan Linh (2012),
et plus particulièrement la diffusion-réaction d’espèces chimiques dans la thèse
d’Andrea Ramazzotti (en cours). Lors de deux stages de Master 1, cette méthode
a été mise en place pour l’identification des coefficients de diffusion de
matériaux composites isotropes (Lepinay Clément 2013) et orthotropes (Lu Fang
2014) mais restreinte au cas de la diffusion Fickienne.
Le doctorant devra poursuivre ces développements et les étendre aux
couplages multiphysiques tels que la diffuso-mécanique-endommagement pour
CNRS • ISAE-ENSMA • Université de Poitiers • UPR 3346
ENSMA • Téléport 2
1, avenue Clément Ader • BP40109
F86961 FUTUROSCOPE CHASSENEUIL Cedex
www.pprime.fr
UPR 3346 – PET01
une représentation réaliste des effets d’environnement auxquels sont soumis les
matériaux composites aéronautiques. La mise en place d’un outil pour
l’identification de ces couplages devra également être abordée.
Dans ce cadre, les principaux verrous numériques concernent le choix
d’algorithmes efficaces pour des problèmes à temps long couplés à un grand
nombre de phénomènes agissant à des échelles de temps très différentes, et le
traitement des non-linéarités liées aux termes de couplage.
Les
résultats
obtenus
pourront
être
comparés
aux
expériences
diffuso-
mécaniques couplées menées lors de la thèse de Aline Simar (2014). De plus, la
conception et la réalisation d’essais multi-physiques optimisés pourra être
envisagée pour la validation des modèles et de l’outil d’identification.
Ce travail se situe sur une ligne de continuité par rapport à des collaborations
industrielles en place depuis quelques années avec le groupe SAFRAN (SNECMA,
AIRCELLE, SAFRAN Composites). Il s’agit d’un travail prospectif sur la simulation
numérique et l’identification des couplages multi-physiques dans des matériaux
composites architecturés (composites tissés 2D, 3D …) qui a pour visée un outil
directement exploitable par les industriels.
Profil recherché : mécanique numérique, mécanique des matériaux
Localisation : Institut Pprime – ISAE-ENSMA, Poitiers, France
Durée : 3 ans (début : septembre 2015)
CNRS • ISAE-ENSMA • Université de Poitiers • UPR 3346
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1, avenue Clément Ader • BP40109
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Financement : bourse ministère (salaire net d’environ 1400 euros/mois)