Groupe MS2M > Axe Intégrité des structures et des systèmes

Animateur : Jean-Charles Passieux
Co-animateur : Guilhem Michon

Activités de l'axe


Les recherches menées au sein de l’axe Intégrité des Structures et des Systèmes (ISS) s’intéressent aux structures et aux systèmes dans leurs conditions d’usage et de défaillance. Les études portent notamment sur la réponse dynamique non linéaire de structures élancées et de systèmes complexes (rotors p.ex.), de même que sur la réponse des structures à des surcharges accidentelles (impact p.ex.), invoquant des grandes déformations et vitesses de déformation. Des techniques de diagnostic de l’état de santé de la structure/du système en service (structural health monitoring) sont développées. Pour mener à bien ces travaux, des méthodes et méthodologies de calculs de structures fortement non linéaires, matériellement et géométriquement, sont développées.

Mots clés : Intégrité, dynamique vibratoire, dynamique rapide, calcul des structures, méthodes numériques

  • Thématique (ISS-1) Dynamique vibratoire des structures et des systèmes
    Mots clés : systèmes non linéaires, rotors, contrôle et diagnostic, SHM
    Résumé :
  • Des études portent notamment sur l’étude d’absorbeurs passifs non linéaires, les démarches visant à mieux définir les conditions d’apparition du pompage énergétiques et l’efficacité de tels absorbeurs passifs applicables à la dynamique des câbles de structures haubanées.
  • Nous nous intéressons également à la dynamique des machines tournantes en présence de non linéarités (contacts rotor/stator, aube/carter et inter aubes), d’incertitudes (propriétés géométriques et matériaux statistiquement variables…) et de sollicitations extérieures (structures embarquées et mouvement d’entrainement, effets gyroscopiques supplémentaires, …).
  • L'analyse de l'amortissement et de l'évolution du comportement modal des structures minces composites constitue également un sujet de recherche avec des travaux en cours et en projet dédiés d'une part au modèle interne de l'amortissement non linéaire et d'autre part à la tenue en fatigue gigacyclique pour des procédures de qualification accélérée.
  • Des travaux se poursuivent sur l'oreille interne, devant conduire à terme à un modèle de la partie cochléaire (modèle fluide-structure en vibration) envisageant la représentation des implants auditifs.
  • Thématique (ISS-2) Structures sous sollicitations sévères
    Mots clés : grandes déformations et grandes vitesses, approches discrètes, continues et hybrides
    Résumé:
  • La thématique Structures sous sollicitations sévères s’intéresse à l’étude des structures soumises à des chargements invoquant des grands déplacements, des grandes déformations, des grandes vitesses de déformation et/ou des échauffements importants. Les chargements en question peuvent être induits par le procédé de mise en forme ou correspondre à des surcharges accidentelles. Les applications concernent notamment le flambage, l’usinage à grande vitesse et l’impact.
  • En se basant sur des constats expérimentaux, l’objectif est de développer des modèles capables de reproduire et prédire la réponse fortement non linéaire, tant matérielle que géométrique, de ces structures. Le développement de dispositifs expérimentaux spécifiques, permettant notamment de solliciter les matériaux et les structures aux grandes vitesses, fait ainsi partie des activités réalisées dans le cadre de cette thématique. Les modèles développés, de comportement, d’endommagement et de rupture, basés autant que possible sur la physique à différentes échelles, ont vocation à être implantés dans des codes de calcul industriels (lois utilisateurs), après validation des méthodes par le biais de prototypes.
  • Les matériaux d’intérêt sont les alliages à forte valeur ajoutée : aciers à haute et très haute résistance, alliages légers aéronautiques, verres métalliques massifs, … On s’intéresse également au traitement numérique des phénomènes de localisation, induits par endommagement et/ou cisaillement adiabatique, ainsi qu’à à la capacité des méthodes numériques à décrire correctement la déformabilité des matériaux, qu’ils soient ductiles ou fragiles, sans en perturber la représentation physique.
  • L’aide au choix et l’amélioration/la généralisation des méthodes/modèles discrets ou continus ou hybrides sont au cœur de ces travaux.
  • Thématique (ISS-3) Développements numériques en calcul des structures
    Mots clés : calcul des structures, virtual testing, mécanique numérique (multigrille, méthodes particulaires, SPH, X-FEM, décomposition de domaine, méta-modèles, réduction de modèle...)
    Résumé:
  • Cette thématique s'articule autour de la mise au point d'outils numériques innovants, appliqués principalement au calcul de structures.
  • Les activités portent autant sur le développement théorique d'outils que sur leur déploiement effectif sur des problèmes de type industriel. Un des enjeux de nos recherches concerne la prédiction du comportement macroscopique global de grandes structures, tout en assurant une représentation précise au niveau de la microstructure et/ou de phénomènes physiques locaux. Pour ce faire, des algorithmes adaptés sont développés afin d'assurer un couplage fort entre des modèles locaux de nature complexe (SPH, éléments discrets, fracture X-FEM, contact...) et des modèles globaux plus simples ou simplifiés (FEM linéaire, plaque mince...).
  • Les travaux s'orientent également vers l'étude de comportements combinés multi-phasés ou multi-physiques (SPH, ALE...). Enfin, de nouveaux travaux ont commencé sur les potentialités qu'offrent les approches de type modèle réduit (a priori ou a posteriori).
  • On notera qu'une des caractéristiques de ce thème est qu'il travaille en forte interaction avec d'autres équipes du laboratoire (boucles de conception, dimensionnement, structures composites, mesure, identification de paramètres, méta-modélisation, conception préliminaire, prise en compte des incertitudes et fiabilité).

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