Concevoir et optimiser les systèmes mécaniques
Le département « Conception, Optimisation et Modélisation en Mécanique » (CO2M) développe des nouvelles connaissances, méthodes et outils destinés aux changements de paradigmes dans la conception, le dimensionnement et la fabrication de systèmes mécaniques, mécatroniques, voire thermomécaniques complexes.
Les sujets de recherche développés au sein du département concernent la conception avancée de systèmes mécaniques, la modélisation et l’optimisation numérique en mécanique, les transferts de chaleur et couplages thermo-physiques, l‘Information quantique pour l’intégration à l’échelle nanométrique des protocoles de communication quantiques et l’optimisation des procédés de fabrication.
Le travail des chercheurs du département CO2M s’organise autour d’un nouvel axe de recherche transversal, en fort développement à l’échelle internationale, et dédié à la « Conception, la modélisation et l’optimisation pour la fabrication additive 3D et 4D ». Cet axe transversal traite des méthodes et outils pour une conception orientée fabrication additive 3D, de l’impression 4D à base de matériaux intelligents et de la vibro-acoustique pour la ca- ractérisation de pièces obtenues par fabrication additive.
Thématiques de recherche
Conception avancée de systèmes mécaniques
Ce thème de recherche, orienté vers l’Industrie 4.0, porte sur la conception agile et proactive de systèmes mécaniques et mécatroniques. Il vise à améliorer la productivité en automatisant les activités de conception grâce à une gestion optimisée des informations et des connaissances techniques.
En utilisant des techniques d’intelligence artificielle comme les moteurs d’inférence et les systèmes d’aide à la décision basés sur des ontologies ou la théorie des graphes, cette approche permet de libérer du temps pour des activités d’ingénierie innovante. L’objectif est de transformer les bureaux d’études en centres d’ingénierie plus créatifs et efficaces.
Les travaux s’inscrivent dans les enjeux de l’Industrie 4.0, notamment le Concurrent Engineering, le PLM, le Design For X, la Design Automation et le Lean Engineering.
Modélisation et l’optimisation numérique en mécanique
Ce thème porte sur la modélisation multi-physique et l’optimisation numérique des systèmes mécaniques complexes soumis à des contraintes variées, incluant des phénomènes comme la mécanique non-linéaire et les problèmes de contact. Les applications couvrent les tissus biologiques, les matériaux abradables, les soudures et la mise en forme à haute vitesse.
L’optimisation numérique vise à accélérer les simulations de phénomènes complexes. Les algorithmes classiques sont inefficaces pour trouver l’optimum global, tandis que les algorithmes stochastiques sont coûteux. Des recherches en optimisation topologique se concentrent sur la création de matériaux innovants et de métamatériaux fabriqués par impression 3D.
Transferts de chaleur et couplages thermo-physiques
Les travaux se divisent en trois domaines :
1. L’étude des phénomènes de conduction (linéaire/non-linéaire, stationnaire/instationnaire) et de convection (forcée, naturelle, laminaire, turbulent), avec des approches inverses pour des conditions et propriétés thermo-physiques inconnues.
2. Les couplages thermiques avec d’autres phénomènes (transfert de masse, mécanique, magnétisme, électrochimie), pour les appliquer à des systèmes multi-physiques complexes.
3. Les applications dans les systèmes thermiques et énergétiques (solaire thermique, climatisation, piles à combustible, production d’hydrogène, moteurs thermiques, matériaux à changement de phase, nano-fluides).
Des codes informatiques ont été développés pour simuler les comportements thermiques et dynamiques de systèmes simples ou complexes.
Optimisation des procédés de fabrication
Ce travail vise à concevoir des modèles optimisés de l’interaction produit/procédé/matériaux, intégrant les connaissances métier et l’expertise technique. Ces modèles sont ensuite couplés à des algorithmes d’optimisation multi-objectifs pour simuler des procédés non-linéaires (extrusion, injection, emboutissage, etc.). L’accent est mis sur :
– La modélisation des phénomènes physiques lors de la mise en forme des matériaux (grandes déformations, hautes températures, frottement intense).
– Le développement d’algorithmes hybrides d’optimisation, intégrés aux logiciels de calcul par éléments finis pour résoudre des problèmes complexes.
Élaboration de biomatériaux pour l’écoconception
Cet axe porte sur le développement de bio-composites à partir de biomasses végétales non alimentaires, pour des applications dans le bâtiment et le transport. L’objectif est de créer de nouveaux matériaux bio-sourcés, de mesurer leurs propriétés mécaniques et d’élaborer des modèles économiques pour la production de ces matériaux à usage structurel.
Membres permanents
- F. Demoly, S. Abboudi, S. Gomes, F. Peyraut, C. Cruz,
H. Cherif, C. Demonceaux, S. Foufou, D. Ginhac, O. Tahri (PR) - K. Atcholi, N. Lebaal, (MCF, HDR), T. Boudouh, D. Chamoret, L. Dembinski, T. Hirschler, N. Labed, S. Roth, R. Martins, C. Mateo Agullo (MCF)
- P. Lesage (IE)
- T. Calais (CPJ)
- R. Lachat, S. Tie-Bi, (ECC CDI)
- J. Moughames (ECC CDD )
