Modélisation numérique des phénomènes multiphysiques

e théme est fortement orienté modélisation numérique des phénomènes multiphysiques où interviennent des grands déplacements, des grandes déformations et grandes vitesses de déformation. Ce thème regroupe également les activités où nous contribuons à proposer des mises en œuvre numériques sur des projets inter-équipes du PIMM. Une continuité a lieu avec l’exploration du potentiel des approches sans maillage comme par exemple avec l’approche RPIM étudiée durant la thèse en cotutelle de Abderraachid Hamrani (2016) [A2017-22]. Nous avons par ailleurs contribué à mettre en place le modèle CNEM axisymétrique dans la thèse de Jérémie Girardot sur le perçage laser [A2017-19]. L’aspect contraint de la CNEM (Constrained Natural Element Method) a été exploité pour représenter les interfaces (très évolutives) gaz/liquide et liquide/solide. La représentation géométrique de l’interface constitue cependant un point dur de l’approche. Afin de lever cette difficulté, nous étudions une nouvelle approche qui s’inpire de l’approche XFEM pour la représentation des interfaces et CNEM pour l’interpolation des champs (communication orale en 2015 : E. Monteiro, M. Dal et P. Lorong, "Solving Stefan problem through C-NEM and level-set approach", X-DMS 2015, Italy).

Usinage du bois vert

Par ailleurs nous avons contribué à la direction de la thèse de Renaud Pfeiffer (2015) sur l’usinage du bois vert. Cette thèse se concentre sur la valorisation des copeaux résultant de la mise au carré des grumes. Cette valorisation dépend de la forme de ces copeaux qui elle même dépend des conditions de coupe qui sont à optimiser. Même si une large partie de la thèse s’est concentrée sur l’obtention de données expérimentales liées à la coupe de bois vert (avec notamment la mise en place et l’utilisation au PIMM de barres de Hopkinson en magnésium) un premier modèle éléments discret a été mis en place (modèle DEM : Discrete Element Method). Ceci a permi de montre l’aptitude de l’approche à simuler la formation des copeaux avec production du multiples fissures/séparations avec auto-contacts (Pfeiffer, R., Lorong, P., Ranc, N., "Simulation of green wood milling with discrete element method", Proc. of the 22nd International Wood Machining Seminar, June 14-17, 2015 Quebec City, Canada, pp 57-64, 2015).

Participation à des projets collaboratifs

Enfin l’équipe contribue au FUI NEPTUNE et à l’ANR 3D-SLS (tous deux portés par l’équipe Polymère et Composite). Concernant le premier projet nous avons travaillé sur la caractérisation mécanique du matériau constituant l’enveloppe (Polymère et Composite), la modélisation et simulation du gonflage et de la tenue de l’enveloppe avec notamment la prédiction de la formation des plis et l’optimisation du patron de l’enveloppe. Le second projet porte sur la fabrication additive utilisant un matériau polymère. Nous avons modélisé la dissolution des porosités dans le polymère à l’état fondu en couplant une diffusion de Fick pour le gaz et un écoulement newtonien pour le polymère. Ce problème multiphysique a été résolu numériquement en 1D par la méthode des éléments finis. Sa résolution en 2D et 3D rencontre des difficultés liées au suivi des interfaces gaz/polymère dans un cadre de grands déplacements. Pour remédier à ces difficultés, nous envisageons d’utiliser une approche XFEM/XNEM ou bien l’isogéométrie.