LMT-Cachan(ENS Cachan/CNRS/UPMC/PRES UniverSud Paris)
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LE SECTEUR "STRUCTURES ET SYSTEMES"
Olivier ALLIX
Professeur à l'ENS de Cachan
Directeur-adjoint, responsable du secteur Structures & Systèmes
Administration et gestion :
Lydia MATIJEVIC
Téléphone : +33 (0)1 47 40 24 02
Télécopie : +33 (0)1 47 40 27 85
ACTIVITES DE RECHERCHE
Les activités du Secteur "Structures et Systèmes" concernent la modélisation et le calcul des structures et des systèmes mécaniques. Les objectifs principaux sont de reculer les limites actuelles en modélisation et en calcul, de contrôler les calculs proprement dits, les résultats et donc les modèles utilisés. Une attention particulière est portée aux matériaux et structures composites. Même si les études font une place importante aux travaux fondamentaux, la plupart des recherches sont menées en étroite collaboration avec l’industrie, jusqu’à la réalisation de logiciels prototypes. Si le secteur est divisé en UTR couvrant nos principaux thèmes de recherche, les synergies au sein du secteur sont telles qu’il s’agit en fait bien d’une seule et même équipe, certes de taille importante et avec un spectre assez large, mais partageant une réunion de recherche hebdomadaire commune et des fondamentaux culturels essentiels. Ce caractère de coopération extrêmement étroite entre les chercheurs du secteur se traduit dans l’appartenance des chercheurs à deux et même souvent trois UTR (notons cependant que les thésards appartiennent eux à une UTR et une seule). Enfin, suite à l’arrivée d’Hugo Leclerc en 2004 une véritable stratégie logicielle a été engagée au sein du laboratoire. Elle a d’ores et déjà une influence considérable sur les nombreux développements menés au niveau du secteur. Cette politique vise à capitaliser les différents développements matures et d’innovation dans une plate-forme logicielle homogène et très performante permettant de faire des démonstrateurs crédibles vis-à-vis de nos partenaires industriels.
Le Secteur pilote le parcours TACS "Techniques avancées en calcul des structures" du Master "Sciences de l’Ingénieur" de l’UPMC et de l’ENS Cachan. Il est à l’ENS l’acteur principal du partenariat INNO-Campus à travers le Groupe de Recherche Concertée "Modélisation et Simulation Avancée", partenariat fortement appuyé par la Chaire de la Fondation EADS dont le titulaire est Pierre Ladevèze. Le GRC est fortement impliqué dans le programme Européen MAAXIMUS. Les activités du secteur sont également soutenues par l’intermédiaire d’un certain nombre d’ANR, d’un programme de la fondation Aéronautique et Espace, par la participation aux pôles de compétitivité Syst@matic et ASTECH, au RTRA Digiteo, ainsi que par des projets de l’Institut Farman.
Les principales relations contractuelles sont : AIRBUS, EADS, CNES, SAFRAN, SNECMA, ministère de la Défense, ministère de la Recherche, PSA, Renault. Des collaborations sont en cours avec des laboratoires étrangers: Université libre de Bruxelles et Université de Liège (Belgique), Universités de Hanovre et de Stuttgart (Allemagne), Universités d’Exeter, d'Eindoven et de Swansea (Grande-Bretagne), Politecnico di Milano et Université de Padou (Italie), Instituto Superior Tecnico de Lisbonne (Portugal), Universités de Delft et d'Eindhoven (Pays-Bas), Université de Barcelone (Espagne), Universités d'Austin, de Chicago, de Troy et du Texas (College Station) (États-Unis).
UNITES THEMATIQUES DE RECHERCHE
Le Secteur "Structures et Systèmes" compte cinq unités thématiques de recherche :
UTR Validation et Vérification
Responsable :
Ludovic CHAMOIN, Maître de Conférence
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La vérification concerne la maîtrise des simulations, la validation la maîtrise des modèles. Le paradigme de base utilisé ici est celui d'erreur en relation de comportement. En vérification, cette notion associée à des techniques de construction de champs admissibles ont conduit à l'élaboration de concepts et d'outils permettant une véritable maîtrise des différents paramètres d'un calcul par éléments finis. Les études en cours portent sur la construction d'estimateurs locaux en linéaire et non linéaire, en dynamique et dans le domaine stochastique. Dans le domaine de la validation, une véritable méthodologie de recalage des matériaux et des structures a été élaborée. Elle distingue les informations théoriques et expérimentales jugées fiables de celles jugées plus incertaines. Ces travaux ont été développés pour le recalage de modèles dynamiques et ont trouvé un aboutissement sous la forme de logiciels exploités en site industriel. Les études actuelles portent sur le prolongement de ces méthodes : identification, non-linéarités, amortissement, méconnaissances ...
UTR Composites, Nano et Microstructures
Responsable :
Olivier ALLIX, Professeur
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Depuis plus de quinze ans, une véritable mécanique de l'endommagement multiéchelle des matériaux composites a été développée aussi bien en statique qu’en dynamique. Elle repose sur des concepts, des méthodologies expérimentales, des outils d'identification et de simulation, développés dans un fort partenariat industriel. Dans le cas des composites 3D stratifiés ou CMC, des méso-modèles de comportement, introduits dans de nombreux codes industriels, permettent d'évaluer l'état d'endommagement (fissuration, délaminage rupture de fibres) jusqu'à rupture. Les travaux actuels portent sur l'élaboration de ponts complets micro-méso, sur la fragmentation et l’absorption d’énergie, sur le couplage à l'environnement et sur la notion de matériau virtuel de référence. Un autre axe de recherche concerne l'optimisation des matériaux notamment des composites céramiques. Les outils de simulation font largement appel aux méthodes et approches multiéchelles.
UTR Stratégie de Calcul Multi-Echelle et Parallélisme
Responsable :
Pierre LADEVEZE, Professeur
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Des stratégies de calcul à fort contenu mécanique appelées "Méthodes LATIN", sont développées pour modéliser et simuler des problèmes non linéaires de structure, hors de portée par les codes de calcul industriels. Elles opèrent globalement sur l’intervalle de temps étudié et non pas-à-pas, et couvrent les non-linéarités physiques, géométriques et de contact, ainsi que les chargements cycliques ou dynamiques. Le parallélisme est d’autre part exploité en développant une formulation adaptée, optimisée et multi-échelle de la mécanique et plus généralement de modèles multiphysiques. Les travaux actuels portent sur la construction de représentations temps-espace optimales, sur l’extensibilité en temps des méthodes dans le cadre de calculs parallèles, et sur le développements de stratégies dédiées pour des problèmes délicats, calcul de l’amortissement dans les liaisons, multi-délaminage ...
UTR Intégrité des Structures
Responsable :
Christian REY, Professeur
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Modéliser et simuler la dégradation, voire la ruine, des structures sont au cœur des travaux de recherche de l’UTR. Après des études plus axées sur l’élaboration de modèles et critères pour différents processus de rupture, il s’agit aujourd’hui de proposer et développer des stratégies de calcul non linéaire robustes rendant accessible l’analyse de l’intégrité de structures sous sollicitations extrêmes. Parmi les difficultés sous-jacentes, il convient de citer la présence d’instabilités locales ou globales, géométriques (flambage, striction) ou matérielles (endommagement) ainsi que l’existence des différentes échelles physiques qui induit notamment la formulation de problèmes de très grandes tailles. Décomposition de domaine et recyclage de l’information sont au cœur des différentes stratégies de calcul développées.
UTR Ingénierie et Conception Robuste
Responsable :
Pierre-Alain BOUCARD, Professeur
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Les activités portent sur le développement de méthodes avancées et de leurs outils « logiciels » pour le dimensionnement, la conception et la réalisation de structures industrielles. Multiéchelles, parallèles et robustes, ces méthodes s’appuient sur les autres UTR du Secteur et sur la Cellule logiciel du laboratoire. L’accent est mis actuellement sur le développement des approches multi-résolutions et leur adaptation au calcul des assemblages, à la prise en compte de la variabilité et à l’optimisation pluri-disciplinaire.