École Doctorale Franco-Allemande

Institutions partenaires :

• Laboratoire Energétique Mécanique Electromagnétisme (LEME, EA 4416), Université Paris Nanterre, France


• Institut für Festkörpermechanik (IFKM), Technische Universität Dresden, Deutschland


• Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen (ISD), Universität Stuttgart, Deutschland

Responsables du Programme :

France : Pr. Laurent Gallimard, Pr. Olivier Polit, Dr.-Ing. Michele D’Ottavio

Allemagne : Prof. Dr.-Ing. Thomas Wallmersperger (IFKM, TU Dresden), Prof. Dr.-Ing. Tim Ricken (ISD, Universität Stuttgart)

Le Collège Doctoral Franco-Allemand (CDFA) « Systèmes intelligents en calcul de structure multi-physique », établi dans le cadre de l’Université Franco-Allemande (UFA), a contribué sur la période 2009-2017 à la formation de 23 doctorants inscrits aux universités partenaires. Cette structure a développé la formation doctorale à travers plusieurs actions, toutes vouées au développement de la collaboration internationale, favorisant les échanges tant au niveau scientifique que personnel :

• Présentation par les jeunes chercheurs de leurs travaux de recherche lors des conférences internationales « Design Modeling and Experiments of Advanced Structures and Systems » (DeMEASS) ainsi que lors des séminaires interdisciplinaires internes au CDFA - organisés par les doctorants mêmes à intervalles réguliers -,


• Organisation de périodes de mobilité dans une des institutions partenaires.

Utilisés initialement dans les secteurs de pointe, la diffusion des matériaux composites se généralise dans tous les domaines industriels : automobile, aéronautique, ferroviaire, nautique, … Or ces matériaux ont des comportements complexes qu’il n’est pas toujours simple de maîtriser. Leur modélisation est un pas essentiel vers une exploitation plus efficace. D’autre part la science des matériaux s’intéresse de plus en plus au développement de matériaux intelligents (contrôle santé, contrôle de vibrations, …), qu’ils soient piézo-électriques, électrostrictifs, magnéto-strictifs, qu’ils utilisent des nanotubes de carbone, des gels électro-actifs ou des alliages à mémoire de forme, nécessitent lors d’un calcul de structure de coupler un calcul mécanique avec une physique complémentaire.

Les compétences spécifiques développées dans le cadre du CDFA concernent le développement de méthodes numériques et expérimentales permettant de mieux contrôler de telles structures dans un cadre multi-physique. Ces compétences trouvent d’importantes applications technologiques dans l’augmentation des performances structurales, en termes de rigidité et/ou résistance, de durée de vie, de leur comportement contrôlé compte tenu de l’environnement…, dans une démarche de développement durable et d’économie d’énergie. L’utilisation de tels matériaux permettra à terme non seulement une meilleure maintenance préventive des systèmes en détectant les problèmes plus rapidement mais aussi d’augmenter leur longévité en permettant à ces systèmes de réagir directement à des conditions imprévues.

Le CDFA a supporté la participation de plusieurs doctorants et enseignants-chercheurs des laboratoires partenaires à différentes éditions de la conférence internationale DeMEASS (Design, Modeling and Experiments of Advanced Structures and Systems). Lors de ces conférences, les doctorants ont présenté leurs travaux devant un public spécialisé et international :

• DeMEASS III (Mai 2009 à Vernon, France) : S. Nikoukar (LEME)
• DeMEASS IV (Mars 2011 à Esch-sur-Alzette, Luxembourg) : M. Hahn (ISD), E. Kuhn (LEME)
• DeMEASS V (Octobre 2012 à Ulrichsberg, Autriche) : C. Wenzel et H.Q. Nguyen (LEME), O. Eberhardt et A. Attaran (IFKM)
• DeMEASS VI (Mai 2014 à Ede, Pays-Bas) : C. Wenzel, A. Rubian Fonseca et J.-L. Ramirez (LEME), O. Eberhardt, A. Attaran, M. Kleo et P. Leichsenring (IFKM)
• DeMEASS VII (Octobre 2015 à Radebeul, Allemagne) : T.H.C. Le, A. Rubiano Fonseca et J.-L. Ramirez (LEME), M. Rossi, M. Kleo, A. Ehrenhofer, P. Leichsenring, A. Attaran et O. Eberhardt (IFKM)
• DeMEASS VIII (Mai 2017 à Izmailovo, Russie) : T.H.C. Le et J. Maruani (LEME), P. Leichsenring, M. Kleo, M. Rossi et A. Ehrenhofer (IFKM)

L’objectif de ce CDFA a été de former des doctorants ayant des compétences et des connaissances étendues dans des domaines de pointes de la mécanique. La complémentarité des équipes allemandes et françaises sur une thématique de recherche commune - la modélisation de matériaux intelligents dans un cadre multi-physique - a permis de donner une vision élargie d’un domaine d’avenir à de jeunes docteurs. Cette transmission de connaissances s’est appuyée sur les compétences en modélisation et simulation développées à l’ISD de Stuttgart et à l’IFKM de Dresde et sur les compétences en modélisation numérique et méthodes expérimentales ainsi qu’en contrôle et optimisation développées au LEME de Paris.
La formation scientifique et le développement des interactions franco-allemands au sein du CDFA se sont appuyés sur l’organisation des ateliers de travail. Lors de ces séminaires internes, organisés par les doctorants mêmes, les doctorants ont présenté leurs avancements face aux collègues des laboratoires partenaires :

• Octobre 2009 (Stuttgart) : présentations de 5 doctorants (S. Nikoukar, N. Adnet, M. Deuschle, M. Hahn, C. Messe)
• Octobre 2013 (Paris) : présentations de 8 doctorants (R. Jarzabeck, C. Messe, C. Wenzel, E. Kuhn, H.Q. Nguyen, A. Attaran, M. Kleo, O. Eberhardt)
• Novembre 2014 (Dresden) : présentations de 7 doctorants (A. Rubiano Fonseca, J.-L. Ramirez, A. Ehrenhofer, A. Attaran, P. Leichsenring, M. Wild, C. Messe)
• Février 2016 (Stuttgart) : présentations de 10 doctorants (R. Jarzabeck, M. Reck, C. Messe, T.H.C. Le, A. Rubiano Fonseca, J.-L. Ramirez, J. Maruani, A. Ehrenhofer, M. Rossi, A. Attaran)
• Décembre 2016 (Stuttgart) : présentations de 7 doctorants (C. Messe, T.H.C. Le, J. Maruani, A. Attaran, P. Leichsenring, A. Ehrenhofer, M. Rossi)
• Octobre 2017 (Paris) : présentations de 8 doctorants (C. Messe, T.H.C. Le, J. Maruani, L. Aboudou, B. Mau, O. Eberhardt, A. Ehrenhofer, M. Rossi)

De plus, ces séminaires ont permis aux doctorants des institutions franco-allemandes de passer du temps ensemble et d’enrichir ainsi le niveau des échanges d’expériences.

Le CDFA a également financé les mobilités suivantes :

• Rafael Jarzabeck (doctorant de l’ISD de Stuttgart) a passé le mois d’avril 2014 au LEME pour travailler avec les Professeurs Bathias et Gallimard sur les aspects thermiques liés aux phénomènes de fatigue.
• Astrid Rubiano Fonseca et José-Luis Ramirez (doctorants du LEME de Paris) ont passé le mois d’août 2016 à l’IFKM de Dresde pour travailler avec l’équipe du Professeur Wallmersperger sur la modélisation et caractérisation des fibres en alliage à mémoire de forme.

2010

1. Matthias Deuschle (ISD) : 3D Failure Analysis of UD Fibre Reinforced Composites: Puck's Theory within FEA3D

2011


2. Nicolas Adnet (LEME) : Modélisation numérique du couplage Mécanique/Électromagnétisme pour l’étude de la sensibilité du comportement électromagnétique d’antennes patch aux déformations mécaniques
3. Shahram Nikoukar (LEME) : Optimisation par algorithme génétique d’un réseau d’éléments piézo-électriques et contrôle actif des plaques

2012


4. Manfred Hahn (ISD) : Lebensdauerabschätzung von metallischen Strukturen mittels der Diskrete-Elemente-Methode im gekoppelten thermomechanischen Feld

2013


5. Eric Kuhn (LEME) : Contrôle non destructif d'un matériau excité par une onde acoustique ou thermique, observation par thermographie
6. Hoang Q. Nguyen (LEME) : Modélisation du couplage de la plasticité cyclique et de la dissipation thermique en fatigue gigacyclique

2014


7. Christian Wenzel (LEME) : Analyse locale par éléments finis : effets de bords libres et couplage de cinématiques incompatibles

2016


8. Astrid Rubiano Fonseca (LEME) : Smart control of a soft robotic hand prosthesis
9. José-Luis Ramirez Arias (LEME) : Development of an artificial muscle for a soft robotic hand prosthesis

2017


10. Rafael Jarzabek (ISD) : Einsatz, Bewertung und Entwicklung von Stabgittermodellen mit einer Erweiterung auf die Wärmeleitung
11. Abolhamid Attaran (IFKM) : Modeling and Numerical Simulation of Electroactive and Magnetoactive Polymer Gels
12. Michael Reck (ISD) : Entwicklung kontinuumskompatibler Federmodelle
13. Christian Messe (ISD) : Thermostructural problem of hypersonic airbreathing flight systems: modeling and simulation

2018


14. Boubakar E.H. Seck (LEME) : Contribution au développement d’outils analytiques et numériques pour quantifier et qualifier la robustesse des structures
15. Peter Leichsenring (IFKM) : Modellierung und Simulation elektroaktiver Polymergele mittels der Theorie poröser Medien
16. Adrian Ehrenhofer (IFKM) : Modellierung und Simulation des Verhaltens von durchströmten schaltbaren Membranen

2019


17. Thi H.C. Le (LEME) : Modèles théorique et numérique pour la modélisation avancée de structures composites

Prévues en 2019 et 2020 :


18. Oliver Eberhardt (IFKM) : Modellierung und Simulation des mechanischen Verhaltens von Kohlenstoffnanoröhren mittels eines Molecular Structural Mechanics Ansatz
19. Mario Kleo (IFKM) : Thermo-elektro-mechanische Modellierung von dielektrischen Elastomeraktoren
20. Marco Rossi (IFKM) : A Thermodynamically Consistent Electro-Chemo-Hydro-Mechanical Model for Smart Polymers
21. Jonas Maruani (LEME) : Modélisation et optimisation des matériaux piézoélectriques à gradient de propriétés (FGPM), application au contrôle actif et contrôle santé de structures planes
22. Beatrice Mau (IFKM) : Modellierung und Simulation von Chemosensoren
23. Laïthé I. Aboudou (LEME) : Stratégie de calculs pour des problèmes thermiques basée sur la séparation de variables et application aux problèmes inverses