Méthodes du second ordre pour la conception optimale en élasticité non-linéaire

par Matthieu Halard

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Patrick Le Tallec.

Soutenue en 1999

à l'Université Paris-Dauphine .


  • Résumé

    La conception optimale de structures élastiques non-linéaires se heurte d'abord au cout de résolution de l'équation d'équilibre soit une vingtaine d'itérations de Newton comprenant une factorisation de la matrice de raideur tangente et une descente-remontée ; puis au mauvais conditionnement du critère à optimiser vis-à-vis des variables de conception ; enfin au traitement des contraintes de conception parfois impératives même au cours de l'optimisation. Les deux premiers points sont résolus en appliquant une méthode de type Newton au système d'optimalité, dans lequel les variables de conception et d'état sont les inconnues. L'algorithme hybride adjoint-direct est techniquement réalisable avec des calculs analytiques de gradients et des dérivées secondes du lagrangien approchées par différences finies. La recherche linéaire dans la direction de Newton est remplacée par une recherche sur un arc linéaire ou parabolique collant à la courbe d'équilibre de l'espace conception-état, afin de se rapprocher d'une méthode de Newton réduite à l'espace de conception. La convergence rapide se voit sur les résultats. Le dernier point est abordé par l'étude d'une méthode de points intérieurs dans laquelle la direction de recherche est déviée vers l'intérieur du domaine de conception pour accroitre la robustesse de l'algorithme. Nous élaborons un autre calcul de déflexion, itératif, fournissant une direction restant dans le domaine linéarisé avec un taux de descente par rapport à la direction de Newton supérieur à un critère de trajectoire centrale. Des exemples bidimensionnels parlants montrent que la combinaison des deux idées allie robustesse et performance. La première partie se clôt sur l'algorithme de conception optimale avec contraintes d'inégalité. La deuxième est consacrée à son application à l'élasticité et à sa programmation avec des couts détaillés car sa performance en dépend. Des cas semi-industriels prouvent l'intérêt des techniques retenues.

  • Titre traduit

    Second-order methods for the optimum design in non-linear elasticity


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  • Détails : 205 p
  • Annexes : 33 réf

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