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Science et ingénierie des matériaux et des procédés

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Soutenance de Laurent LASZCZYK

Mis à jour le 9 novembre 2011
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Homogénéisation et optimisation topologique de panneaux architecturés

le 24 novembre 2011 à 10h30 Amphithéâtre J ENSE3 Site Bergès Domaine Universitaire St Martin d'Hères Thèse menée au laboratoire SIMaP sous la direction de Yves BRECHET et Remy DENDIEVEL

 

Résumé

La conception sur-mesure de matériaux architecturés à l'échelle du milli/centimètre est une stratégie pour développer des matériaux de structure plus performants vis-à-vis de cahiers des charges multi fonctionnels. Ce travail de thèse s'intéresse en particulier à la conception optimale de panneaux architecturés périodiques, dans le but de combiner des exigences mécaniques de flexion et de cisaillement, ainsi que de conductivité thermique.

Le comportement élastique peut être prédit grâce à l'identification sur la cellule périodique des coefficients de la matrice des souplesses équivalente. Ces calculs d'homogénéisation ont  été mis en œuvre par éléments finis pour estimer en particulier les souplesses en flexion et en cisaillement transverse. Après validation expérimentale, cette méthode de calcul constitue un outil d'évaluation des performances mécaniques pour chaque géométrie de cellule périodique (2D ou3D). A titre d'exemple, et dans un contexte de développement de solutions matériaux architecturés pour l'automobile, la conception de tôles texturées est proposée en menant une étude paramétrique à l'aide de cet outil.

L'implémentation d'un algorithme d'optimisation topologique couplé à la procédure d'homogénéisation permet d'enrichir les méthodes de conception sur-mesure en élargissant l'espace de recherche des architectures.

Après l'étude modèle du compromis entre flexion et cisaillement, le cas industriel d'un panneau sandwich isolant est traité. Dans ce cas, l'optimisation fournit plusieurs compromis prometteurs entre rigidité en cisaillement et isolation thermique. Ces géométries ont été réalisées et testées, et une nouvelle version améliorée du panneau sandwich a été sélectionnée. Membre du Jury John W Hutchinson, Harvard University (Président), Patrice Cartraud, École Centrale de Nantes (Rapporteur), Samuel Forest, École des Mines Paristech (Rapporteur), Olivier Bouaziz, ArcelorMittal (Encadrant Industriel), Yves Bréchet, Grenoble-INP (Directeur), Rémy Dendievel, Grenoble-INP (Directeur)


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mise à jour le 9 novembre 2011

Univ. Grenoble Alpes