Contribution à la robustesse et à l'optimisation fiabiliste des structures

Contribution to the robustness and the reliability based design optimization of structures

• Auteur / Autrice : Fatma Abid
• Direction : Abdelkhalak El Hami, Lassâad Walha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 02/12/2019
• Etablissement(s) : Normandie en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique de Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre laboratoire : Laboratoire de recherche de Mécanique, Modélisation et Production (Sfax, Tunisie)
• Jury : Président / Présidente : Dimitri Lefebvre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelkhalak El Hami, Lassâad Walha, Pierre Richard Dahoo, Jean-Luc Rebière, Tarek Merzouki, Tahar Fakhfakh, Mohamed Haddar
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Richard Dahoo, Jean-Luc Rebière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Alliages à mémoire de forme

Modèles mathématiques

Fiabilité

Optimisation des structures

Matériaux

Propriétés mécaniques

Incertitude

Mots clés libres

Système mécanique complexe

Optimisation fiabiliste

Méta-modélisation

Complex mechanical system

Uncertainty

Reliability based design optimization

Meta-modelization

Shape memory alloy

Résumé

La conception des ouvrages économiques a suscité de nombreux progrès dans les domaines de la modélisation et de l’optimisation, permettant l’analyse de structures de plus en plus complexes. Cependant, les conceptions optimisées sans considérer les incertitudes des paramètres, peuvent ne pas respecter certains critères de fiabilité. Pour assurer le bon fonctionnement de la structure, il est important de prendre en considération l’incertitude dès la phase de conception. Il existe plusieurs théories dans la littérature pour traiter les incertitudes. La théorie de la fiabilité des structures consiste à définir la probabilité de défaillance d’une structure par la probabilité que les conditions de bon fonctionnement ne soient pas respectées. On appelle cette étude l’analyse de la fiabilité. L’intégration de l’analyse de fiabilité dans les problèmes d’optimisation constitue une nouvelle discipline introduisant des critères de fiabilité dans la recherche de la configuration optimale des structures, c’est le domaine de l’optimisation fiabiliste (RBDO). Cette méthodologie de RBDO vise donc à considérer la propagation des incertitudes dans les performances mécaniques en s’appuyant sur une modélisation probabiliste des fluctuations des paramètres d’entrée. Dans ce cadre, ce travail de thèse porte sur l’analyse robuste et l’optimisation fiabiliste des problèmes mécaniques complexes. Il est important de tenir compte des paramètres incertains du système pour assurer une conception robuste. L’objectif de la méthode RBDO est de concevoir une structure afin d’établir un bon compromis entre le coût et l’assurance de fiabilité. Par conséquent, plusieurs méthodes, telles que la méthode hybride et la méthode optimum safety factor, ont été développées pour atteindre cet objectif. Pour remédier à la complexité des problèmes mécaniques complexes comportant des paramètres incertains, des méthodologies spécifiques à cette problématique, tel que les méthodes de méta-modélisation, ont été développées afin de bâtir un modèle de substitution mécanique, qui satisfait en même temps l’efficacité et la précision du modèle.

The design of economic system leads to many advances in the fields of modeling and optimization, allowing the analysis of structures more and more complex. However, optimized designs can suffer from uncertain parameters that may not meet certain reliability criteria. To ensure the proper functioning of the structure, it is important to consider uncertainty study is called the reliability analysis. The integration of reliability analysis in optimization problems is a new discipline introducing reliability criteria in the search for the optimal configuration of structures, this is the domain of reliability optimization (RBDO). This RBDO methodology aims to consider the propagation of uncertainties in the mechanical performance by relying on a probabilistic modeling of input parameter fluctuations. In this context, this thesis focuses on a robust analysis and a reliability optimization of complex mechanical problems. It is important to consider the uncertain parameters of the system to ensure a robust design. The objective of the RBDO method is to design a structure in order to establish a good compromise between the cost and the reliability assurance. As a result, several methods, such as the hybrid method and the optimum safety factor method, have been developed to achieve this goal. To address the complexity of complex mechanical problems with uncertain parameters, methodologies specific to this issue, such as meta-modeling methods, have been developed to build a mechanical substitution model, which at the same time satisfies the efficiency and the precision of the model.