Départements de recherche

D-SMART


D-SMART

Responsable

Morvan OUISSE

Contexte

Le thème D-SMART a pour vocation de proposer des recherches autour de la thématique du contrôle des structures, notamment dans le cadre du Labex ACTION et de son DEMO1, focalisé sur des aspects de contrôle de santé et vibroacoustique de structures.

Les objectifs de ce thème sont basés sur l’utilisation de stratégies d’architecturation (périodicité, gradients, mais également liaisons ou jonctions) permettant la réalisation de structures pour le contrôle vibroacoustique et l’utilisation de matériaux possédant des couplages thermo- (voire électro-) mécaniques afin de piloter leur comportement.

Ainsi, ce thème s’intègre parfaitement à l’axe « Structures : intégration et fonctionnalisation » du département.


Objectifs et Thématiques scientifiques

Le challenge principal qui est abordé actuellement concerne le contrôle de l’amortissement par l’architecturation. Deux voies en parallèle sont envisagées pour atteindre les objectifs du thème :

1. La voie passive : L’équipe dispose de premiers résultats relatifs au pilotage via la température des propriétés d’amortissement de structures composites grâce à l’utilisation d’une âme en polymère à mémoire de forme. Elle envisage de poursuivre sur cette voie afin d’affiner le comportement de ce type de système, et de disposer in fine d’un dispositif permettant le contrôle précis du niveau d’amortissement dans les structures.

Les architecturations envisagées sont tout d’abord de nature périodique (à une échelle puis à 2 échelles), en cohérence avec les actions en cours dans le thème PoFSI. Puis à moyen terme, il s’agira de les combiner avec des approches de type gradients de propriétés.

2. La voie active : Les travaux utilisant cette stratégie seront réalisés en lien étroit avec l’équipe de Y. Le Gorrec (département AS2M) pour bénéficier de leur expérience en automatique. Cette 2ème voie se situe au cœur du Labex ACTION, avec un objectif de réalisation pratique d’un démonstrateur défini dans le DEMO1.

Des actions combinant les deux approches sont également investiguées, notamment dans un objectif de pilotage de l’amortissement par des effets de précontraintes dans les matériaux élastomères.

L’applicabilité et l’efficacité des solutions architecturées pour la réalisation de structures adaptatives restent à démontrer. L’objectif du thème est de proposer une démarche de conception intégrée, permettant d’aller du matériau ou de la cellule de base à la structure (intelligente), en passant par l’élaboration lorsque c’est possible, par la modélisation et par la caractérisation. L’ambition du thème étant, à terme, d’aller jusqu’à l’intégration et au développement de démonstrateurs.


Savoir-faire

- Développement d’outils permettant de disposer de modèles adaptés aux différents types de sollicitation auxquels sera soumis le système lors de sa vie (statique, dynamique, choc, thermique, électrique…).

- Développement d’outils de caractérisation permettant de déterminer les propriétés des structures développées, sur de larges gammes paramétriques (collab. T2DC, PMMCM).

- Développement d’outils de corrélation permettant la prise en compte de la nature multiphysique des phénomènes considérés (collab. Thème V3MQI).

- Analyse de robustesse des modèles développés, afin de s’assurer qu’à aucune étape du processus (développement du modèle, identification paramétrique, utilisation dans un modèle de structure), un problème de sensibilité ne vienne rendre inutilisable les développements effectués (collab. Thème V3MQI).

- Développement à grande échelle des applications mettant en œuvre des structures adaptatives : notion d’éco-compatibilité et de recyclabilité des solutions.


Mise en œuvre

Les travaux réalisés dans le thème font par nature appel à diverses collaborations.

Au niveau du département Mécanique Appliquée, les interactions sont nombreuses, notamment avec V3MQI en ce qui concerne les aspects liés à la prise en compte des incertitudes et à l’analyse de sensibilité (ces deux thèmes partagent un grand nombre de personnels), T2DC dans le cadre du DEMO1 du Labex ACTION (propagation d’ondes pour le SHM, post-doc en cours), MEMS également (conception et réalisation de dispositifs de type CMUTs sur substrat polymère pour l’élaboration d’une peau active acoustique conformable, post-doc en cours), PMMCM pour la caractérisation matériaux.

Au niveau de l’unité, les collaborations portent sur les aspects structures périodiques, cristaux phononiques avec l’équipe d’A. Khelif (MN2S), ainsi que sur le contrôle actif vibroacoustique, avec l’équipe de Y. Le Gorrec (AS2M). Enfin, un projet est en cours de montage avec le thème T2DC et l’équipe de Y. Bailly du département ENERGIE, portant sur le contrôle de l’amortissement dans les structures bio-composites par un pilotage en température.

Au niveau français, les collaborations se font principalement avec le LTDS (M. Collet, M. Ichchou), et se poursuivront notamment dans le cadre de la fédération HCERES « Metavibro » (EC Lyon, U. Maine, INSA Lyon, ENSMM, CNRS), qui démarre début 2016 en fédérant les activités de 5 UMR et une EA sur la caractérisation et l’optimisation de matériaux métacomposites utilisés pour le contrôle de la vibroacoustique des systèmes complexes. Par ailleurs, des collaborations sont en cours avec l’UTBM (Y. Meyer), le LAUM (C. Pézerat), l’UTC (N. Dauchez), l’UHA (G. L’Hostis).

Au niveau international, les collaborations mises en place sont les suivantes :
› USA : Georgia Tech (K. A. Cunefare, M. Ruzzene, Atlanta, USA), collaboration sur la thématique des méta-matériaux périodiques, avec notamment l’invitation de K. Cunefare (2 mois) en 2013. Projet H2020 ITN EJD en cours.
› UK : Université de Bristol (prof. F. Scarpa), collaboration sur l’architecturation de structures composites, en particulier les structures auxétiques. F. Scarpa a accueilli Kévin Billon, doctorant du thème, entre les mois de janvier et juin 2015. Projet H2020 ITN EJD en cours.
› Brésil : Instituto Tecnológico de Aeronáutica (prof. D. Alves Rade), collaboration sur les structures périodiques adaptatives. Cotutelle en cours (Leandro Rodrigues Cunha, démarrage septembre 2014), sur un financement Brésilien (Sciences Sans Frontières).
› Canada : Université de Sherbrooke (prof. N. Atalla), collaboration sur les mousses à inclusions périodiques adaptatives. Cotutelle en cours (Ahmed Abbad, démarrage septembre 2014), sur un financement Canadien (NSERC).
› Suisse : EPFL (prof. H. Lissek), contrat en cours Aircelle/EPFL/FEMTO-ST sur le développement d’une stratégie de contrôle du bruit de réacteurs à base de cellules périodiques.