Fabrication, caractérisation et modélisation numérique de métamatériaux destinés à des applications mécaniques

par Nicolas Laforge

Projet de thèse en Mécanique

Sous la direction de Vincent Laude et de Muamer Kadic.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de SPIM - Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) et de Micro Nano Sciences et Systèmes (MN2S) (equipe de recherche) depuis le 01-12-2017 .


  • Résumé

    Au cours de ces dernières années, plusieurs entreprises ont développé l'impression 3D et sont devenues la principale menace de la mécanique avancée de précision. Les structures imprimées peuvent facilement être modifiées et ainsi être très compétitives vis-à-vis de la fabrication en petites séries. Quels sont l'usage et le potentiel actuels de tels matériaux ? Contrôler les déformations (dues à des contraintes internes ou externes) et la propagation des ondes mécaniques sont le "Saint Graal". Une manière élégante de créer ces fonctionnalités est d'utiliser l'élasticité transformationnelle. Cela requière de pouvoir concevoir un métamatériau avec un tenseur d'élasticité anisotropique et non-symétrique. Dans cette thèse, nous nous concentrerons sur la Conception, la Fabrication (Direct Laser Writing), la Caractérisation (MEMS Analyser) et la Modélisation numérique (FM COMSOL, Ansys, Matlab) de métamatériaux pour des applications mécaniques. Cette thèse fournira une base solide pour construire ces matériaux à partir d'un seul composant. De plus, elle devra montrer comment la friction, le flambage, les rotations et l'anisotropie peuvent aider à concevoir de nouveaux moyens de contrôler la propagation d'ondes ou leur absorption.

  • Titre traduit

    Fabrication, characterization and numerical modelization of metamaterials for mechanical applications


  • Résumé

    In the last years, many companies emerged with 3D printing and have become the real threat to advanced precision mechanics. The printed structures could be easily personalized and thus be very competitive for small series of fabrication. What is the current use and potential output of such materials ? Controlling deformations (under external or internal stresses) and wave propagation in mechanics is the "holy grail". An elegant way to design functionalities is transformational elastodynamics. It requires that one can design a metamaterial (new materials) with an extreme, anisotropic and non-symmetric elasticity tensor. In this thesis, we will focus on Design, Fabrication (Direct Laser Writing), Characterization (MEMS Analyzer) and Numerical modelling (FM COMSOL, Ansys, Matlab) of metamaterials for mechanical applications. This thesis will give a solid base on how to build required materials out of a single component. Additionally, it will show how, friction, buckling, rotations and anisotropy can help in building new devices to control wave propagation or its absorption.