Soutenance de thèse de Clément Laügt

12 juillet 2022

Clément Laügt soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 12 juillet 22.

Comportement mécanique d’un polyamide 6,6 soumis à un vieillissement thermo-hydro-glycolé ; Relations microstructure-propriétés

Clément Laügt a réalisé sa thèse dans l'équipe MPI. Il soutient sa thèse de doctorat en "Mécanique Numérique et Matériaux", sous réserve de l'accord des rapporteurs, le 12 juillet 2022 devant le jury suivant :

– DR. Sylvie Castagnet, Institut PPrime, rapporteur

– Prof. Valérie Gaucher, Université de Lille, UMET, rapporteur

– Prof. Fodil Meraghini, ENSAM Metz, LEM3, examinateur

– Prof. Bruno Fayolle, ENSAM Paris, PIMM, examinateur

– Dr. Gilles Robert, DOMO Chemicals Polytechnyl, examinateur

– Prof. Jean-Luc Bouvard, Mines Paris, CEMEF, examinateur

– Prof. Noëlle Billon, Mines Paris, CEMEF, examinateur

Résumé :

L’objectif de ce travail est d’évaluer l’impact d’un vieillissement thermo-hydro-glycolé sur la microstructure et le comportement mécanique d’un polyamide 6,6 moulé par injection. Au cours des vieillissements, les polyamides 6,6 sont immergés dans un mélange d’eau et d’éthylène glycol, à des températures allant de 120°C à 140°C.

Au niveau microstructural, une diminution de la masse molaire moyenne du polymère est mesurée par chromatographie d’exclusion stérique. Cette diminution est la conséquence d’une réaction d’hydrolyse. Toutefois, l’essentiel des caractérisations concerne la phase cristalline du polymère. Plusieurs grandeurs sont mesurées, et en particulier un indice de cristallinité, l’épaisseur des lamelles cristallines, la taille apparente des cristallites, et un indice de perfection cristalline. Un gradient de microstructure cœur-peau est mis en évidence. Il est la conséquence du procédé de moulage par injection.

Le comportement mécanique du polyamide 6,6 est évalué à l’aide d’essais de traction uniaxiale. Les champs de déformation vraie sont mesurés par stéréo-corrélation d’images. Les conditions de chargement des essais mécaniques sont choisies en se basant sur le principe d’équivalence temps-température. Des relations microstructure-propriétés sont mises en évidence.

Enfin, le comportement mécanique est intégré au sein d’un modèle qui s’inspire de la physique. Le polymère est assimilé à un réseau équivalent. Ce modèle permet de prendre en compte des chargements complexes.

Mots-clés : PA66, vieillissement thermo-hydro-glycolé, microstructure, comportement mécanique

Soutenance de thèse de Han Wang

8 juillet 2022

Han Wang soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 8 juillet 22.

Étude de la solidification des rouges à lèvres et du comportement mécanique résultant. Application à la simulation numérique du procédé de mise en forme

Han Wang a réalisé sa thèse dans les équipes 2MS et PSF sous la direction de Michel Bellet et Séverine A.E. Boyer. Il soutient sa thèse de doctorat en "Mécanique Numérique et Matériaux" le 8 juillet prochain devant le jury suivant :

– M. Roberto PANTANI Université de Salerne Rapporteur

– M. Philippe COUSSOT Ecole des Ponts Paris Tech Rapporteur

– Mme Véronique MICHAUD École Polytechnique Fédérale de Lausanne Examinatrice

– Mme Isabelle HÉNAUT IFP Energies Nouvelles Examinatrice

– Mme Florence DALLE Parfums Christian Dior Invitée

– M. Guillaume FRANCOIS Transvalor S.A. Invité

Résumé :

Les rouges à lèvres sont mis en forme par le procédé de coulage. Dans l’objectif de comprendre et d’améliorer le procédé industriel, le processus de solidification de matériaux modèles de rouges à lèvres est étudié par caractérisation expérimentale et simulation numérique. Expérimentalement, la cinétique de cristallisation en refroidissement rapide pour des cires entrant dans les formulations est caractérisée et modélisée au moyen de la calorimétrie différentielle à balayage (DSC). La loi de comportement mécanique au cours du processus de solidification est déterminée par différents protocoles (essais de rhéologie de type Couette et tests d’indentation). La morphologie de cristallisation de différentes cires est corrélée aux différentes conditions de refroidissement. Numériquement, le modèle cinétique et la loi de comportement mécanique sont couplés et intégrés

dans les calculs numériques d’éléments finis. Les phénomènes thermomécaniques du coulage et les probables causes de défauts sont analysés par simulation numérique du procédé industriel.

Mots-clés : Rouge à lèvres, procédé de coulage, cinétique de cristallisation, comportement mécanique, morphologie de cristallisation, simulation numérique

Soutenance de thèse d’Ali-Malek Boubaya

5 juillet 2022

Ali-Malek Boubaya soutient sa thèse de doctorat en Mathématiques Numériques, Calcul Intensif et Données le 5 juillet 22

Nouveau cadre de modélisation de la capture d'interface et de l'ébullition pour le refroidissement industriel

Ali-Malek Boubaya a réalisé sa thèse dans l'équipe CFL. Sa soutenance aura lieu le 5 juillet 2022 devant le jury suivant :

Pr. Stefanie ELGETI, Technischen Universitat Wien, Rapporteur

Pr. Franck BOYER, Université de Toulouse, Rapporteur

Pr. Médéric ARGENTINA, Université Côte d’Azur, Examinateur

Pr. Elie HACHEM, CEMEF Mines Paris, Directeur de these

Dr. Aurelien LARCHER, CEMEF Mines Paris, Co-encadrant de thèse

Résumé :

Cette thèse s'inscrit dans la volonté de développer un nouveau cadre numérique apte à traiter des cas industriels complexes. De cela est né le besoin de développer de nouveaux solveurs numériques qui viendront enrichir la bibliothèque des méthodes actuellement utilisées au sein de l'équipe. Cette volonté repose sur celle d'envisager une nouvelle approche de capture d'interface permettant d'obtenir de nouvelles informations sur la physique du système et apporter une robustesse numérique. La méthode phase-field est basée sur une approche énergétique de l'interface séparant les phases ce qui n'est pas le cas de la méthode de capture d'interface actuellement utilisée par l'équipe qui repose sur une approche géométrique. De plus, la méthode possède de bonnes propriétés pour modéliser l'action capillaire, impliquée dans le mouillage, et considérer les angles de contact. Orientée dans une perspective d'applications industrielles, cette interface de capture a pour objectif d'être unifiée à d'autres modèles physiques pour développer un outil multiphysique et une application multiple à la simulation numérique industrielle.

Mots-clés : Mathématiques, Analyse numérique, Mécanique des Fluides Numérique, Calcul Haute Performance, Thermique

Soutenance de thèse de Rémy Gérard

4 juillet 2022

Rémy Gérard soutient sa thèse de doctorat en Mathématiques Numériques, Calcul Intensif et Données le 4 juillet 22

Transfert thermique par rayonnement rapide et flexible pour des applications au frittage

Rémy Gérard a réalisé sa thèse dans l'équipe CFL. Sa soutenance aura lieu le 4 juillet 2022 devant le jury suivant :

– M. Joan Baiges Aznar, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelone

– M. Charbel Abchi, Université Notre Dame, Liban

– M. Assaad, Mines Paris – Centre Efficacité énergétique des Systèmes

– Mme Mireille Bossy, INRIA

– M. Elie Hachem, Mines Paris, CEMEF

– M. Aurélien Larcher, Mines Paris, CEMEF

Résumé :

Une modélisation soigneuse des transferts thermiques par rayonnement est importante pour simuler correctement un grand nombre de processus industriels. Cette thèse se concentre sur la modélisation du transfert thermique par rayonnement sous certaines hypothèses: matériaux gris et homogènes, milieu non participant. Dans ce cadre, l'approche Surface to Surface a été retenue car elle permet une modélisation souple et précise de ces échanges. Nous utilisons un maillage immergé pour définir implicitement les surfaces rayonnantes par leur fonction levelset. Nous couplons le transfert radiatif avec les autres formes de transfert thermique dans une modélisation éléments finis P1. Après avoir validé notre approche sur des cas analytiques simples, nous accélérons le calcul de l'obstruction par la méthode du lancer de rayons. A cette fin, nous ordonnons les facettes rayonnantes dans un kd-tree. Pour conclure, nous montrons la capacité de montée en échelle de notre solveur en calcul parallèle et nous établissons des simulations de refroidissement de processus industriels réels.

Rayonnement thermique entre deux cubes séparés par du vide

Mots-clés : Radiation thermique, S2S, Eléments Finis, Arbre kd, Maillage immergé, Lancer de rayon

Soutenance de thèse de Mohamed Mahmoud

30 juin 2022

Mohamed Mahmoud soutient sa thèse de doctorat en Mécanique Numérique et Matériaux le 30 juin 22.

Un modèle 3D de calcul multi-physique pour les procédés de formage de tôles minces : application aux procédés d'emboutissage profond et de formage par impulsions magnétiques.

Mohamed Mahmoud a fait sa thèse dans l'équipe CSM sous la direction de François Bay et Daniel Pino Munoz. Il soutient sa thèse de doctorat en "Mécanique Numérique et Matériaux" le 30 juin 22 devant le jury suivant :

– Prof. Diego Celentano, Pontificia Universidad Católica de Chile

– MC Tudor Balan, ENSAM Metz

– Prof. Guillaume Racineux, Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique – UMR6183, Ecole Centrale Nantes

– IR Christine Beraudo, Transvalor

Résumé :

Le but de ce travail est le développement d'un outil de calcul 3D efficace pour la modélisation des processus de formage de tôles minces à l'aide de techniques avancées de remaillage et de calculs parallèles.

L'un des principaux sujets réside dans l'implémentation d'un algorithme de division de prisme et d'une formulation d'éléments prismatiques en coque solide dans le logiciel FORGE3 à base de tétraèdres. Un algorithme de partitionnement a été adapté afin de permettre le calcul sur mémoire distribuée.

Les méthodologies proposées offrent un outil numérique capable de gérer diverses applications de formage de tôle telles que : (1). Problème de flexion cylindrique sans contrainte pour une déformation plastique de structure mince ; (2). Processus d'emboutissage profond dans lequel le comportement plastique anisotrope de la tôle devient plus important et affecte la précision du « Earing Profiles » ; (3) Traitement de formage électromagnétique avec le processus de formage direct et indirect qui est une application directe de l'interaction multi-physique entre le solveur mécanique et le solveur électromagnétique.

Des comparaisons avec des formulations d'éléments finis mixtes standard ont été effectuées et montrent la supériorité des éléments à coque solide pour la plupart des processus de formage de tôles minces avec des effets de flexion élevés dominants. Ces calculs permettent également une grande réduction du temps de calcul tout en conservant une grande précision. De plus, une nouvelle stratégie de remaillage permettant au remailleur tétraédrique de générer des maillages compatibles avec les prismes pour le nouvel élément a été développée et ouvrira la voie à d'autres applications de formage de tôle.

Mots-clés : Éléments finis solide-coque, sous-intégration, plasticité anisotrope, tôle minces, formage électromagnétique, emboutissage profond

Soutenance de thèse d’Hassan Ghraieb

24 juin 2022

Hassan Ghraieb soutient sa thèse de doctorat en Mathématiques Numériques, Calcul Intensif et Données le 24 juin 22.

Sur le couplage de l'apprentissage par renforcement profond et de la mécanique des fluides numérique

Hassan Ghraieb a effectué sa thèse dans l'équipe CFL. Sa soutenance aura lieu le 24 juin 2022 devant le jury suivant :

– Prof. Ramon Codina, Université Polytechnique de Catalogne, Espagne, rapporteur

– Prof. Anil Anthony Bharath, Imperial College, Londres, U.K., rapporteur

– Dr. Nissrine Akkari, SafranTech, examinateur

– Dr. Anca Bleme, Sorbonne Université, examinateur

– Prof. Elie Hachem, CEMEF Mines Paris, Directeur de thèse

– Dr. Philippe Meliga, CEMEF Mines Paris, Co-encadrant de thèse

– IR Jonathan Viquerat, CEMEF Mines Paris, Maître de thèse

Résumé :

Cette thèse évalue la pertinence des techniques d'apprentissage par renforcement profond (DRL) pour le contrôle optimal en mécaniques des fluides. L'apprentissage par renforcement (RL) est le processus par lequel un agent apprend par essai et erreur les actions à prendre de façon à optimiser une récompense quantitative au cours du temps. Dans un contexte d'apprentissage par renforcement profond (deep RL ou DRL), l'agent est un réseau de neurones profond imitant les circuits formés par les neurones du cerveau humain. Le couplage entre algorithmes DRL et les codes de mécanique des fluides numérique (CFD) à la pointe de l'état de l'art, ainsi que leur implémentation dans un contexte de calcul haute performance, constituent les nouveautés et l'objectif principal de la thèse. L'environnement CFD utilisé pour calculer la récompense fournie au DRL est basé sur la méthode des éléments finis stabilisés multi-échelles de type Variational Multiscale (VMS), dans laquelle la solution est décomposée a priori en une grande échelle résolue et une petite échelle modélisée au travers de termes sources proportionnels aux résidus des équations du problème grande échelle. En ce qui concerne les algorithmes DRL, deux approches différentes sont considérées. La première, dans laquelle l'agent interagit avec son environnement une fois par épisode dans le but d'apprendre le mapping d'un état d'entrée constant à une action optimale (single-step DRL), vise les problèmes de contrôle en boucle ouverte, dans lesquels une quantité est optimisée via des paramètres d'actuation pré-définis (par exemple, une vitesse d'entrée constante). La seconde, dans laquelle l'agent interagit plusieurs fois par épisode afin d'apprendre une relation état-action plus complexe (multi-step DRL), est plus pertinente pour les problèmes de contrôle en boucle fermée, où des mesures de l'écoulement sont utilisées afin d'ajuster en permanence les paramètres d'actuation. Plusieurs cas-tests en deux et trois dimensions (en régime d'écoulement laminaire et turbulent) sont présentés afin d'évaluer la pertinence, la précision et les performances de ces méthodes, en particulier pour les problèmes de réduction de traînée et de contrôle thermique. Les résultats obtenus soulignent le potentiel élevé de l'approche DRL-CFD devraient permettre d'accélérer le développement du DRL et son application à des problématiques concrètes d'intérêt industriel.

Mots-clés : Apprentissage par Renforcement Profond, Réseaux de neurones, Mécanique des fluides numérique, Eléments finis stabilisés VMS, Contrôle d’écoulements, Contrôle thermique