Conception de matériaux architecturés exotiques en élasticité linéaire
Auteur / Autrice : | Guangjin Mou |
Direction : | Boris Desmorat, Nicolas Auffray |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique |
Date : | Soutenance le 19/10/2023 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Jean Le Rond d'Alembert (Paris ; 2006-....) |
Jury : | Président / Présidente : Michel Coret |
Examinateurs / Examinatrices : Federica Daghia, Jean-Camille Chassaing, Qi-Chang Hé | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Justin Dirrenberger, François-Xavier Irisarri |
Mots clés
Résumé
Les classes de symétrie d'un comportement linéaire définissent les différents types d'anisotropie qui peuvent être modélisés par les tenseurs constitutifs associés. Cependant, les espaces des matériaux linéaires sont très riches et toute une gamme de possibilités intermédiaires peut exister au-delà des classes de symétrie. Les matériaux présentant des propriétés anisotropes non-standard associées à ces possibilités intermédiaires sont appelés matériaux exotiques. Par exemple, le matériau 2D R0-orthotrope est un cas bien connu de matériau exotique.L'objectif principal de cette recherche est de développer des outils géométriques pour caractériser les espaces linéaires des matériaux de manière très fine, ce qui permet de détecter ces possibilités intermédiaires. L'ensemble exotique obtenu est intrinsèquement caractérisé par une relation polynomiale entre les invariants du tenseur d'élasticité. En conséquence, nous prouvons que la R0-orthotropie est le seul type de matériau élastique exotique en 2D. Cependant, lorsque l'on généralise à l'élasticité linéaire 3D, ce nombre s'élève à 163.Le deuxième objectif de cette étude est d'obtenir une mésostructure présentant à grande échelle le comportement exotique décrit précédemment. Un algorithme d'optimisation basé sur la dérivée topologique est implémenté dans Python/FEniCS pour réaliser la design de mésostructure périodiques. Le matériau 2D R0-orthotrope et plusieurs cas de matériaux exotiques 3D sont étudiés. La fonction objective du problème d'optimisation est formulée en termes d'invariants du tenseur d'élasticité effectif cible.