Interaction fluide – structure

Elie Hachem, Patrick Le Tallec, Roger Ohayon

Les outils et algorithmes numériques dédiés aux problèmes de mécanique des fluides ou des solides ont aujourd'hui atteint une maturité suffisante pour permettre leur utilisation dans les bureaux d'études industriels. A l'exception de quelques niches scientifiques, les solutions logicielles disponibles sur le marché offrent des performances souvent jugées suffisantes par les utilisateurs. Dans de nombreuses situations cependant, la description du problème physique passe par la résolution d'un problème couplé. Hormis les difficultés spécifiques à chacun des domaines fluide et solide, la nécessité d’utiliser des conditions de couplage adéquates et une méthode d’interpolation et de calcul associée augmente considérablement la difficulté des simulations. Ce mini-symposium vise à illustrer certaines difficultés et solutions proposées pour des problèmes d'interaction fluide-structure. Des contributions  liées à la maîtrise de l’énergie ou issues de l'aérothermique seront notamment présentées. Ce mini-symposium constitue également un bon cadre pour aborder la problématique de couplage de codes de calcul dans un environnement massivement parallèle.

Mots-clés : calcul d'interfaces, modélisation numérique, méthode monolithique, couplage partitionné, codes externes de couplage, décomposition de sous-domaines

Comportement et rupture des matériaux hétérogènes

Samuel Forest, Yann Monerie

La mécanique des matériaux hétérogènes bénéficie aujourd'hui de la conjonction favorable des progrès récents en calcul intensif (MEF, FFT, etc.), en imagerie 3D des matériaux (microtomographie, mesures de champs, etc.) et en modélisation multi-échelles (NTFA, modèles réduits, méthodes d'homogénéisation, etc.). L'objectif de ce mini-symposium est de mettre en avant ces progrès récents et les travaux en cours visant à une meilleure description du comportement non linéaire, de l'endommagement et de la rupture des matériaux hétérogènes.

Mots-clés : matériaux hétérogènes, méthodes d'homogénéisation, calcul de microstructures, éléments finis, FFT, viscoplasticité, endommagement, rupture

Méthodes numériques de séparation de variables et de réduction de modèle

David Ryckelynck, Francisco Chinesta, Florian de Vuyst

Ce symposium concerne les avancées récentes en réduction de modèle. Les méthodes de réduction de modèle ou les méthodes de construction d’une représentation à variables séparées peuvent avoir un impact important en mécanique numérique pour l’optimisation de structures, la résolution de problème non linéaires de grande taille, la réalisation d’études paramétriques, la simulation de systèmes dont l’état appartient à un espace de grande dimension, l’accélération de calculs parallèles.

Mots-clés : méthodes de construction d’une représentation à variables séparées, optimisation de structures, problèmes non linéaires de grande taille, études paramétriques, espace de grande dimension, accélération de calculs parallèles.

Calcul des structures en ingénierie du vivant

Yannick Tillier, Patrick Chabrand

Les outils de calculs de structures appliqués au domaine de la biomécanique ou plus généralement en ingénierie du vivant contribuent à une meilleure compréhension des phénomènes susceptibles d’influer le comportement de structures aussi variées que celles présentes dans les systèmes ostéoarticulaire, neuro-musculo-squelettique ou encore endo cardiovasculaire à différentes échelles, de la cellule au tissu et à l’organe. Ils permettent aussi de prédire la durée de vie à plus ou moins long terme de dispositifs médicaux implantables dans le milieu biologique.

Le succès de ces outils repose à la fois sur :

  • les lois de comportement utilisées pour modéliser les tissus et les biomatériaux, et la détermination de leurs paramètres caractéristiques,
  • les modèles multiphysiques proposés pour rendre compte de la complexité des phénomènes mis en jeu : couplages fluide-structure, couplages mécanique-biologie, modifications physicochimiques des biomatériaux dans leur environnement physiologique …,
  • la justesse des conditions aux limites appliquées pour reproduire les phénomènes étudiés.

Ce mini-symposium a pour objectif de donner un aperçu des avancées récentes et vise à rassembler les différents acteurs œuvrant dans ces domaines pluridisciplinaires par essence (mécaniciens, cliniciens, spécialistes d’imagerie, …).

Mots-clés : comportement de structures dans les systèmes ostéoarticulaire, neuro-musculo-squelettique ou endo-cardiovasculaire à différentes échelles, de la cellule au tissu et à l’organe

Couplage de modèles discrets et continus

Hachim Ben Dhia, Mathieu Renouf

Nous sommes témoins du très large développement de schémas numériques combinant des modèles discrets et continus et permettant de traiter efficacement les problèmes mécaniques et physiques qui présentent de grands défis en terme de calculs, tels que le problème multiéchelle de la propagation de fissures, les problèmes tribologiques, les problèmes impliquant un liquide dispersé ou un matériau granulaire dans un gaz ou un liquide continu…

Ce minisymposium se propose de réunir les chercheurs travaillant sur ce domaine du calcul numérique dans le but d'établir un état de l'art des avancées récentes, tant du point de vue de l'analyse que de celui de l'ingénieur. L’accent sera particulièrement mis sur les problèmes de modélisation, de méthodologie et de vérification, ainsi que sur les verrous et les nouvelles réalisations au niveau des applications industrielles.

Mots-clés : couplage discret / continu, à l’échelle moléculaire, homogénéisation discrète, milieux granulaires

Problèmes multiphysiques avec couplages thermomécaniques et électromagnétiques

N. Triantafyllidis, O. Hubert

Ce symposium porte sur l'étude d'une classe de solides définis au sens large comme des matériaux actifs, dans la mesure où ils peuvent répondre aux changements de leur environnement et qu'ils sont utilisés dans un nombre croissant de nouvelles applications dans l’industrie de l'automobile,de l'aérospatial, du biomédical et de l'électronique.

Un intérêt particulier sera porté aux solides faisant apparaîtres des couplages multiphysiques (tels que thermomécanique et électromagnétique) souvent dus à leur microstructure, et pouvant conduire à de remarquables propriétés qui résultent des instabilités micromécaniques provoquées par des chargements macroscopiques. Les exemples montrant l’importance de ces matériaux abondent dans les applications industrielles, depuis les alliages à mémoire de forme où une instabilité du réseau engendre des effets pseudo-élastiques et de mémoire de forme, à une grande variété de matériaux piézo- et magnéto- élastiques, dont les remarquables propriétés multiphysiques résultent des changements de phase, jusqu’aux cristaux nématiques.

L’objectif de ce mini-symposium est de rassembler les différentes communautés qui s’intéressent aux multiples aspects de ces problèmes, tant au niveau expérimental qu’à celui de la modélisation ou encore de la simulation numérique, dans les domaines de la mécanique, de la physique et des mathématiques appliquées, et qui travaillent aux différentes échelles, du continu à l’atomique.
Les sujets aborderont les couplages reposant sur les transformations de phase dans l’élasticité piézo et magnéto, les alliages à mémoire de forme, les élastomères nématiques, les solides magnéo-rhéologiques, et les flexibles photovoltaïques, pour n’en citer que quelques-uns.

Mots-clés : matériaux actifs, couplage mécanique et électromagnétique, multiphysique, alliages à mémoire de forme, solides piézo-électriques, solides magnéto-élastiques, élastomères nématiques