La recherche au Département Calcul Scientifique s'articule autour de plusieurs domaines : modélisation numérique des matériaux nouveaux, contrôle actif de structures (avec en particulier la modélisation des coques et l’optimisation de forme) et Conception Assistée par Ordinateur (CAO).
Le Département Calcul Scientifique pilote un projet, financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), sur des problématiques de contrôle non-destructif
des aciers « dual-phase ». Il s’agit d’utiliser des méthodes numériques pour simuler le comportement de ces aciers lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique
extérieur. Ce projet s’étend de 2009 à 2012 et se fait en collaboration avec ArcelorMittal, l’Ecole Normale Supérieure de Cachan et le G2ELab de
Grenoble.
Ce projet nécessite la mise en place de stratégies de calcul haute performance. Face aux enjeux économiques, technologiques et humains, le Calcul Scientifique Haute Performance est plus que jamais un élément stratégique majeur pour les industriels et les chercheurs.
Lorsque les matériaux deviennent intelligents…
Le Département Calcul Scientifique est également très actif dans le domaine des "matériaux intelligents", c’est-à-dire des matériaux capables d'être adaptés (ou même de s'auto-adapter) au milieu environnant. Cette capacité d'adaptation résulte de la mise en œuvre de trois fonctions : une fonction "capteur", une fonction "actionneur" et une boucle de contrôle actif dans laquelle les informations données par la fonction "capteur" sont analysées, généralement en temps réel ; des instructions "adaptées" sont alors transmises à la fonction "actionneur". L'amortissement rapide des vibrations, la qualité acoustique d'une enceinte, la modification de la forme d'une aile d'avion sont des exemples de problèmes où le contrôle actif peut améliorer notablement la compétitivité d'une structure. Les applications sont en pleine émergence, notamment dans les secteurs aéronautique, aérospatial, automobile, environnement, ainsi qu'en contrôle non destructif. Le département Calcul Scientifique s’est naturellement inscrit parmi les onze partenaires du réseau Européen « Smart Systems » financé par la Commission Européenne.
… et que les parois s’auto-adaptent pour réduire les vibrations.
On citera en particulier, les recherches sur la réduction de vibrations au moyen de coques piézo-électriques. Les matériaux piézo-électriques sont des transducteurs
permettant de transformer une déformation mécanique en signal électrique (effet capteur) et un signal électrique en déformation mécanique (effet actionneur). Ils peuvent être
collés ou insérés dans une coque afin de la rendre « intelligente », c'est-à-dire de lui permettre de s'adapter pour réduire les vibrations dans une cavité acoustique,
comme un hélicoptère, un avion ou une automobile.
Ces recherches sont réalisées en collaboration avec University of Virginia (Virginia, USA), Wayne State University (Michigan, USA) l’Institut National de Recherche en
Informatique et Automatique (INRIA) et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Certaines actions ont été financées par la National Science Foundation (NSF)
Américaine.
Des poutres qui détectent qu’elles vibrent et s’amortissent toutes seules.
On citera également les travaux menés en collaboration avec l’Université de Franche-Comté et le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées sur la modélisation numérique de la stabilisation rapide de poutres initialement peu amorties. Dans cette recherche, il s'agit de modifier le comportement intrinsèque des structures pour augmenter leur amortissement structural via l'utilisation des systèmes de transduction et l'optimisation de stratégies dédiées de contrôle.
Des recherches aux applications pratiques : l’amélioration des machines à émulsion.
On citera enfin, l’optimisation de l'excitation vibratoire de machines à émulsion permettant à des industriels du cosmétique de développer un nouveau type de machine à émulsion qui incorpore une source d'excitation dynamique favorisant l'homogénéisation du mélange. L'objectif de l'étude est de contrôler de manière active l'excitation dynamique de la machine pour obtenir une émulsion la plus fine possible tout en évitant les fréquences de résonance de la machine susceptibles d'endommager le tube poreux. Cette action a été soutenue financièrement par le Club 92.
Des plates-formes mêlant Conception Assistée par Ordinateur et Calcul Numérique
Open Cascade est une bibliothèque de composants C++ en Open Source pour le développement d'applications scientifiques et techniques. Le cœur de cette
bibliothèque est un modeleur géométrique 3D qui est accompagné de bibliothèques d'échanges de données (STEP, IGES), de visualisation ainsi que d'un cadre permettant la para
métrisation et la gestion d'attributs sur la maquette géométrique.
Salomé 2 est un projet RNTL qui compte 23 partenaires industriels ou centres de recherche dont l'ESILV fait partie. Le but est de développer une plate-forme
CAO-Calcul Open Source. Le Département Calcul Scientifique de l'ESILV a été membre du Comité de Pilotage de Salomé et a travaillé sur le développement d'un
module intersections du noyau géométrique d'une part et sur celui d'un solveur fluide-structure, intégré dans la plate-forme Salomé, d'autre part.
Améliorer les bâtiments grâce à la simulation numérique…
En collaboration avec le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) et le Laboratoire Pierre et Marie Curie LM2S, des recherches sont poursuivies pour l’exploitation et le développement de composants logiciels de la plate-forme Salomé permettant la parallélisation de calculs scientifiques, le développement d'algorithmes de liaison CAO-Calcul et l’application au couplage fluide-structure.
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