ANR CLIP- (Cohesive LIPschitz)
Ce projet de recherche financé par l’Agence Nationale de la Recherche Française (ANR), s’inscrit dans le cadre d’un Projet de recherche Collaborative International (PRCI) entre l’équipe du Professeur Jean-François Molinari de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et l’équipe du Professeur Nicolas Moës du GeM à Centrale Nantes. Le projet s’intéresse à la modélisation des débris spatiaux formés par fragmentation dynamique de satellites (cf. Figure 1).
Figure 1: Artist view of space debris. Taken from https://www.ipsa.fr/blogs/2021/02/conference-debris-spatiaux/ for the conference of Christophe Bonnal, CNES, at IPSA engineering school on March 4th 2021.
La fragmentation dynamique est un phénomène mécanique complexe par lequel un matériau ou une structure est décomposé en débris. Elle peut se produire à la suite d’une explosion, d’un impact ou simplement de l’application de forces importantes. En raison des charges extrêmes, des non-linéarités du matériau apparaissent, ce qui entraîne la propagation rapide de fissures, qui se ramifient, fusionnent les unes avec les autres et produisent des fragments. Ce processus s’accompagne de propagations d’ondes dans la structure et de contacts répétés entre les débris en mouvement. Du point de vue de la modélisation numérique, le nombre élevé de fissures et la complexité de leur géométrie nécessitent des méthodes de calcul robustes, permettant d’obtenir des résultats précis en un temps raisonnable.
L’un des objectifs du projet, porté par l’équipe nantaise, est de développer une nouvelle approche de modélisation de la fissuration, nommée «CLIP», pour «Cohesive Lipschitz». L’équipe de l’EPFL possède une expérience conséquente de la modélisation de la fragmentation dynamique par le modèle de zone cohésives (CZM) et a déjà obtenu des résultats significatifs [1,2,3]. Cependant, ces résultats ont mis en évidence une dépendance au maillage des trajets de fissuration obtenus par zones cohésives. Du côté de l’École Centrale de Nantes, l’approche Lip-field développée depuis quelques années commence à montrer des résultats prometteurs dans le cadre de la régularisation des modèles continus d’endommagement, mais n’a été appliquée jusqu’à présent qu’à des problèmes relativement simples en dynamique [4,5,6]. L’idée de l’approche CLIP est d’appliquer une partie des concepts de l’approche Lip-field aux modèles de zones cohésives afin d’obtenir des résultats indépendants du maillage.
Figure 2 : Generation of diverse fragment sizes and shapes due to the explosion of a ceramic dome (one eight of the geometry is represented). The HPC CZM simulations generate impressive data on fragment sizes, but the crack paths depend on the local mesh details. Results obtained by the EPFL team
[2].
Membres du projet :
- GeM – Centrale Nantes :
- Nicolas Moës
- Nicolas Chevaugeon
- Hugues Digonnet
- Benoît Lé
- Doctorant : Sachin Shetty
- EPFL
- Jean-François Molinari
- Guillaume Anciaux
- Nicolas Richart
- Doctorant : Thibault Ghesquière-Diérickx
Dates :
du 1er septembre 2023 au 1er septembre 2027
[1] S. Levy, J. F. Molinari, I. Vicari, and A. C. Davison. “Dynamic Fragmentation of a Ring: Predictable Fragment Mass Distributions”. In: Phys. Rev. E 82.6 (2010), p. 066105. [2] M. Vocialta, N. Richart, and J.-F. Molinari. “3D Dynamic Fragmentation with Parallel Dynamic
Insertion of Cohesive Elements”. In: Int. J. for Num. Meth. in Eng. 109.12 (2017), pp. 1655–1678.
[3] M. Pundir and G. Anciaux. “Coupling between Cohesive Element Method and Node-to-Segment Contact Algorithm : Implementation and Application”. In: Int. J. for Num. Meth. in Eng. 122.16 (2021), pp. 4333-4353. [4] N. Moës and N. Chevaugeon. “Lipschitz regularization for softening material models: the Lip-field approach”. In: Comptes Rendus. Mécanique 349.2 (2021), pp. 415–434. [5] N. Chevaugeon and N. Moës. “Lipschitz regularization for fracture: the Lip-field approach”, In: Comp. Meth. in App. Mech. and Eng.(2022), p. 115644. [6] N. Moës, B. Lé, and A. Stershic. “Fragmentation analysis of a bar with the Lip-field approach”. In: Mechanics of Materials (2022), p. 104365.