De la recherche fondamentale au partenariat industriel

CORO

Conception Robuste à partir de Modèles Validés (CORO)

Présentation

Thématique(s) et objectifs : L’objectif principal de ce thème est de développer des méthodes et outils dédiés, d’une part, à l’aide à la décision pour la vérification et la validation de modèles à partir de données expérimentales et, d’autre part, à la conception robuste et à l’optimisation de systèmes couplés linéaires et non-linéaires.

Spécificités et points forts : Le thème dispose des compétences numériques et expérimentales permettant de réaliser le cycle complet de validation expérimentale de simulations numériques. Les incertitudes de modèles identifiées dans une première phase sont ensuite propagées dans le processus de conception robuste afin de quantifier l’influence des méconnaissances sur les critères de certification des systèmes.

Chercheurs permanents : Noureddine BOUHADDI, Scott COGAN, Violaine GUICHERET-RETEL, Morvan OUISSE, Jean-Louis RAYNAUD, Emeline SADOULET-REBOUL, Frédérique TRIVAUDEY

Mots clés

Analyse de robustesse, Conception des essais, Recalage de modèles, Réduction de modèles et méta-modélisation, Analyse de fiabilité dynamique, Optimisation multi-objectif.

Bilan de l'activité scientifique 06 – 09

Croc1
  • Résultats marquants du quadriennal:

  • Approche robuste de préparation d’essais avec prise en compte des méconnaissances du modèle EF.
  • Corrélation quantitative et validation expérimentale d’un modèle à partir de mesures champs.

  • Analyse de robustesse des décisions en conception mécanique par une approche non probabiliste.
  • Recalage de modèles dynamiques non-linéaires.
  • Méthodologies d’optimisation multi-objectif stochastique.
  • Réduction robustes de modèles dynamiques en présence de non-linéarités localisées.
  • Optimisation robuste en vibroacoustique avec interfaces absorbantes.
  • Modélisation stochastique et optimisation de l’amortissement viscoélastique.

Projet scientifique

    Enjeux sociétaux : Les activités de recherche dans le domaine de la conception avancée de systèmes complexes constituent un enjeu important sur plusieurs plans : nécessité de garantir la réussite de produits et d’installation à haute technicité et à forts impacts environnemental et sociétal, de favoriser l’allègement de systèmes afin de réduire la consommation énergétique et les pollutions tout en assurant leurs performances et sûreté de fonctionnement, et enfin de réduire les coûts de développement de produits à forte valeur ajoutée dans un contexte international de plus en plus concurrentiel.

    Enjeux scientifiques : L’objectif principal de ce thème de recherche sera de créer les méthodes et outils d’aide à la conception de systèmes couplés multiphysiques qui permettent de maîtriser les étapes allant des essais de qualification et de validation jusqu’à la conception robuste en passant par la quantification de la confiance des simulations numériques. Le principal enjeu est de mettre au point des indicateurs fiables d’aide à la décision permettant d’établir le meilleur compromis entre la fidélité des simulations numériques et la robustesse requise lors de la conception.

    Objectifs de recherche envisagées : A partir de la problématique scientifique générale nous avons identifié, pour les 4 prochaines années, les objectifs suivants:

  • Objectif 1 : Validation expérimentale de systèmes couplés non-linéaires. Les méthodologies existantes en dynamique traitent essentiellement des comportements élastodynamiques linéaires alors que les systèmes réels sont le siège de non-linéarités localisées et/ou reparties dont l’impact peut être important. Leur prise en compte est donc fondamentale dans le processus de dimensionnement et d’analyse du cycle de vie. Des travaux en cours concernent la validation expérimentale de modèle en présence de non-linéarités localisées. Les travaux à venir seront orientés vers la prise en compte des non-linéarités reparties de types: matérielles (structures composites endommagés), grands déplacements et microsystèmes (CMUTs, AFM,...) ainsi que la planification optimale des essais.

  • Objectif 2 : Quantification des méconnaissances hybrides et multi-niveaux. La prise en compte desdiverses sources d’incertitudes est une étape incontournable dans l’analyse de fiabilité des sytèmes complexes. Les méconnaissances concernent les propriétés du système et son environnement qui sont mal maîtrisés et dont la caractérisation stochastique classique est inadaptée. Actuellement ces méconnaissances sont rarement prise en compte dans l’analyse de fiabilité d’un système. L’objectif du projet est d’une part de construire les modèles hybrides prenant en compte à la fois des incertitudes aléatoires et les méconnaissances et, d’autre part de propager ces incertitudes à travers des différentes échelles du modèle afin de quantifier leurs impacts sur les décisions de conception.

  • Objectif 3 : Conception robuste de systèmes multiphysiques. L’emergence de nouvelles technologies de systèmes multiphysiques et multifonctionnelles conduit à des comportements inédits difficiles à appréhender par le bon sens du concepteur ou le retour d’expérience. D’où le besoin d’outils d’aide à la décision adaptés à la conception de ces sytèmes. Parmi les problématiques identifiées, on peut citer l’évaluation des marges de sécurité en présence d’incertitudes aléatoires et des méconnaissances de modèle, la conception robuste de systèmes à non-linéarités fonctionnelles et enfin l’optimisation multiobjectif paramétrique-topologique pour l’amortissement passif et semi-actif de systèmes couplés.

  • Objectif 4 : Réduction de modèles multi-physiques. La validation et la conception de systèmes non-linéaires conduisent à des temps de calculs incompatible avec les délais de conception réalistes. Ces coûts de calculs se démultiplient dans le contexte de quantification d’incertitudes qui nécessite un grand nombre de simulations. La réduction de ces délais représente une préoccupation majeure dans le groupe thématique en général et l’objectif particulier de ce projet. Les travaux à venir concerneront le développement de méthodes dédiées à l’analyse de systèmes multi-physiques et à la propagation d’incertitudes paramétriques et non-paramétriques.


    • Atouts, opportunité, et positionnement : Les principaux atouts du thème sont :

    - La pertinence et l’originalité des problèmes abordés à travers la prise en compte des méconnaissances dans le processus de conception.
    - Les compétences et les capacités des membres du thème à mener conjointement des travaux théoriques, numériques et expérimentaux.
    - La longue expérience dans la confrontation calcul-essai et la validation expérimentale.
    - Les partenariats industriels soutenus où la prise en compte des incertitudes est maintenant reconnue comme une étape incontournable dans le processus de conception-développements de nouveaux produits. Cette nouvelle donne est favorable à l’émergence de verrous scientifiques et technologiques.
    - Le thème dispose d’une plate-forme analytico-expérimentale permettant la capitalisation du savoir-faire du groupe et l’application à des cas industriels.
    - Les collaborations internationales pérennes permettent de renforcer nos compétences, favorisent le montage de projets de recherche internationaux et facilitent les échanges d’étudiants master, doctorants et post-doctorants.

    Parmi les nombreuses opportunités du thème, on peut citer principalement :

    - La proximité d’applications transverses au sein de l’Institut FEMTO-ST faisant appel aux compétences du thème. Exemple des microsystèmes : conception robuste et analyse de fiabilité sont primordiales, méthodes de réduction de modèle spécifiques aux structures périodiques CMUTs.
    - Reconnaissance internationale favorable à l’émergence de projets de collaboration
    - Implication dans la démarche nationale autour de l’allégement des structures où les enjeux socio-économiques sont considérables.

    Notre position stratégique est basée sur une forte complémentarité des compétences ainsi que des moyens expérimentaux (caractérisation de matériaux et essais dynamiques) et de simulations importants au sein de l’Institut FEMTO-ST.
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Contact

Noureddine BOUHADDI
33 3 81 66 60 56
noureddine.bouhaddi@univ-fcomte.fr

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