Conception et optimisation multi-échelle de composites à rigidité variable

par Giacinto alberto Fiordilino

Projet de thèse en Conception

Sous la direction de Jérôme Pailhes et de Erasmo Carrera.

Thèses en préparation à Paris, ENSAM en cotutelle avec Politecnico di Torino , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (laboratoire) et de IMC : Ingénierie Mécanique et Conception (equipe de recherche) depuis le 16-01-2017 .


  • Résumé

    Malgré les solutions en matériaux CRV compliquent énormément le processus de conception d'une structure elles offrent des performances nettement supérieures aux solutions classiques avec un gain en masse important. Comme pour le cas des composites classiques, la formulation mathématique du problème de conception pour ce type de composites est fondée sur l'utilisation de certaines hypothèses simplificatrices qui, avec les moyens de calcul modernes, n'ont aucune justification physique et qui limitent fortement l'espace de recherche de solutions. Pour pallier ces problèmes, le département IMC se propose de généraliser une méthodologie de conception et d'optimisation multi-échelle de structures composites (déjà développée au sein du département) au cas des CRV. La méthode de conception et d'optimisation multi-échelle proposée est caractérisée d'une part, par le refus total de toute hypothèse simplificatrice et/ou règle métier classique caractérisant le processus de conception des matériaux composites et, d'autre part, par une formalisation appropriée du problème de conception à toute échelle. En conclusion du projet il sera possible de concevoir structures de forme complexe composées par stratifiés à fibres curvilignes qui soient, en même temps, optimisées et fabricables.

  • Titre traduit

    Multi-scale design and optimisation of variable stiffness composites


  • Résumé

    This thesis will focus mainly on the generalisation and extension of the multi-scale bi-level (MS2L) procedure for the optimum design of VAT composite structures. The MS2L approach proposed in this project is characterised on one hand by the refusal of the simplifying hypotheses and classical rules usually employed in the framework of the design process of VAT laminates, and on the other hand by a proper and complete mathematical formalisation of the optimum design problem at each characteristic scale (micro-meso-macro). The MS2L strategy is founded on the use of the polar formalism for the description of the anisotropic behaviour of the composite. The real advantage in using the Verchery's polar method within the design process of composite structures is in the fact that the elastic response of the structure at the macro-scale is described in terms of tensor invariants having a precise physical meaning (which is linked to the elastic symmetries of the material). On the other hand the MS2L strategy relies on the use of a particular genetic algorithm (GA) able to deal with a special class of huge-size optimisation problems (from hundreds to thousands of design variables) defined over a domain of variable dimension, i.e. optimisation problems involving a “variable number” of design variables.