Demi-journée de séminaires sur les approches de modélisation pour l’IMEE.

Séminaire « Les approches de modélisation pour l'IMEE (2/2) »

organisé par l’axe transverse IMEE 12 octobre 2023 à 14h

Salle A508 à TPS, campus d’Illkirch

Programme : (30 minutes de présentation + 15 minutes d’échanges) 

Résumés :

Modélisation multi-échelle des géo-matériaux : Application à l’enrobé bitumineux par Juan Carlos QUEZADA

L’analyse des géo-matériaux montre que lors qu’on change l’échelle d’observation, un milieu continu peut être représenté par un milieu discret, où les interactions individuelles des éléments jouent un rôle prépondérant sur le comportement mécanique à cette échelle. Les approches numériques discrètes, notamment les méthodes des éléments distincts et la dynamique de contacts permettent d’étudier les milieux granulaires à l’échelle des particules. Un cas particulier est détaillé dans cette étude, lequel correspond à l’enrobé bitumineux. Ce matériau granulaire viscoélastique est un mélange multiphasique complexe, composé des agrégats, mastic, bitume et de l’air. Le couplage des méthodes numériques discrets et par éléments finis, permettent de reproduire, caractériser et d’élucider les mécanismes d’initiation de l’endommagement sous chargement répété dans ces matériaux.

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Modélisation des matériaux à l’échelle atomique par dynamique moléculaire ab initio par Evelyne MARTIN

La dynamique moléculaire ab initio est une approche de modélisation des matériaux sur l’ordinateur visant à comprendre et prédire des propriétés difficilement accessibles par la mesure. Le fondement de l’approche est la simulation des trajectoires atomiques. Le recours au calcul de la structure électronique obtenue ab initio permet de calculer les forces interatomiques même dans des situations complexes (liaison pendante, liaison homopolaire, liaison de nature iono-covalente) et le cas échéant de suivre également des caractéristiques électroniques du matériau. Lors de ce séminaire je commencerai par vous présenter le principe de la méthode et les points sensibles de sa mise en pratique. J’illustrerai ensuite les applications en termes de propriétés structurelles et dynamiques en vous présentant les travaux sur les matériaux désordonnés, les études sur les propriétés thermiques à la nano-échelle, et enfin des travaux récents sur la dynamique de l’exciton. J’ouvrirai sur les perspectives prometteuses de l’IA pour le domaine.

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Comment l’utilisation d’un logiciel d’optimisation a permis de designer un substitut de crâne humain ! par Caroline DECK

Le développement de substituts de crâne pouvant être utilisés face à des menaces de type blast est essentiel pour améliorer la sécurité des militaires, des forces de l'ordre, des travailleurs et des civils confrontés à des situations potentiellement explosives. Elle implique des recherches multidisciplinaires combinant la science des matériaux, la biomécanique, la modélisation informatique et des tests expérimentaux pour développer des solutions de protection efficaces.

LS-OPT est un logiciel spécialisé dans l'optimisation topologique et la conception assistée par ordinateur. Il est principalement utilisé dans le domaine de l'ingénierie mécanique, de l'aérospatiale et d'autres secteurs de l'industrie pour aider à optimiser la forme et la structure des pièces mécaniques. LS-OPT prend en charge la définition de paramètres de conception et l'optimisation multi objectifs, ce qui signifie qu'il peut être utilisé pour résoudre des problèmes d'optimisation complexes avec plusieurs critères à optimiser. Cet outil a notamment été utilisé dans la recherche en biomécanique afin de proposer un substitut physique de la tête répondant de façon similaire au crâne humain en termes de fréquences propres sur une gamme de fréquences de 0à 10kHz. Les résultats expérimentaux d’analyse vibratoire sur crânes humains secs, réalisés au sein de l’équipe MMB, ont servi de paramètres d’optimisation numérique lors de l’élaboration du modèle par éléments finis du substitut de la tête, optimisation à la fois topologique mais également une optimisation quant au matériau à utiliser pour le prototypage.