RÉSUMÉ:

Ce travail concerne la résolution numérique du comportement dynamique de structures minces déformables couplées à des fluides lourds. La résolution numérique de ce type de problèmes d’interaction fluide/structure met en évidence des difficultés majeures liées à la force du couplage et au comportement mécanique de la structure souple. Le ratio entre la masse volumique de la structure et celle du fluide étant proche de l’unité, les effets de masse ajoutée sont significatifs. Les deux physiques sont fortement couplées et le schéma numérique de couplage doit être suffisamment fort pour garantir la stabilité de la procédure de couplage et la qualité de la solution numérique. La deuxième difficulté est liée aux grandes déformations de la structure mince. Sous chargements extérieurs, la structure peut subir des transformations importantes, modifiant ainsi significativement la forme du domaine fluide et de l’interface fluide/structure.

La solution du problème d’interaction fluide/structure est évaluée au moyen d’un couplage partitionné itéré entre un solveur éléments finis (Abaqus/Standard), utilisé pour évaluer le comportement de la structure mince, et des solveurs potentiels s’appuyant sur une formulation en intégrales de frontière (solveurs BEM et Fast-BEM développés au cours ces travaux) utilisés pour évaluer la solution du problème fluide. Le couplage entre les solveurs structure et fluide est mis en place par le biais de l’interface de couplage SIMULIA Co-Simulation Engine. Le couplage fort est réalisé par une procédure itérative de type point fixe et l’utilisation d’une formulation en intégrales de frontière permet de contourner les difficultés liées aux grandes transformations de l’interface fluide/structure.

JURY:

Directeur de thèse:

Anh LE VAN, Professeur des Universités, GeM, Université de Nantes

Co-encadrants:

Rabah BOUZIDI, Maître de Conférences, GeM, Université de Nantes
Cédric LEBLOND, Ingénieur de Recherche, DCNS Research – Nantes

Rapporteurs:

Marc BONNET, Directeur de Recherches, POEMS, ENSTA-ParisTech
Mhamed SOULI, Professeur des Universités, LML, USTL Lille 1

Eximateur:

Jean-Yves BILLARD, Professeur des Universités, IRENAV, Ecole Navale

Collaboration :
Les travaux de cette thèse de doctorat CIFRE s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration entre le GeM (Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique) et DCNS Research autour du développement de méthodes et d’outils numériques permettant d’évaluer le comportement en grandes transformations de structures minces en contact avec des fluides lourds. Le GeM, à travers l’équipe de recherche TRUST (conTRôle de santé, fiabilité et calcUl des STructures), apporte son expertise sur la modélisation numérique de structures minces et sur la mise en place de dispositifs expérimentaux impliquant ce type de structures. DCNS Research, et plus particulièrement le CESMAN (Centre d’Expertise des Structures et MAtériaux Navals), contribue à cette collaboration en apportant son expertise sur la modélisation numérique des problèmes d’interaction fluide/structure.