Collège Doctoral Franco-Allemand (CDFA)

  

Collège Doctoral Franco-Allemand

Systèmes intelligents en calcul de structure multi-physique
Analyse intelligenter Systeme unter Berücksichtigung von Mehrfeldkopplungen

Etabli dans le cadre de l’Université Franco-Allemande (UFA)


Institutions partenaires :

Laboratoire Energétique Mécanique Electromagnétisme (LEME, EA 4416)
Université 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. Michele D’Ottavio

Allemagne :

Prof. Dr.-Ing. Thomas Wallmersperger (IFKM)
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Reichel (ISD)

Objectifs

L’objectif du Collège Doctoral Franco-Allemand «Systèmes intelligents en calcul de structure multi-physique» est 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, doit permettre de donner une vision élargie d’un domaine d’avenir à de jeunes docteurs. Cette transmission de connaissances s’appuiera 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 numériques et méthodes expérimentales ainsi qu’en contrôle et optimisation développées au LEME de Paris. La formation conjointe des doctorants sera assurée par leur participation à des séminaires et ateliers organisés par les équipes de recherche, ainsi que les séjours à l’étranger. Les contacts établis par les laboratoires partenaires avec les industries de haute technologie (Dassault, SAFRAN, Airbus, Renault, PSA, Daimler AG, Volkswagen AG, Porsche AG, Ford, …) seront utilisés pour enrichir la professionnalisation des doctorants. La collaboration au niveau de la recherche permettra donc d’affirmer le haut niveau de la qualité assuré par le collège doctoral franco-allemand.

Domaines scientifiques du collège doctoral

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. Le projet porte sur le développement de méthodes numériques et expérimentales permettant de mieux contrôler de telles structures dans un cadre multi-physique. Un autre exemple d’amélioration des performances d’une structure mécanique composée de matériaux « classiques» comporte la prise en compte du couplage thermomécanique dans l’analyse de l’initiation de la fissure en fatigue, ou encore dans la conception de barrières thermiques. Depuis 2010, la nomination du Professeur Thomas Wallmersperger à l’Institut für Festkörpermechanik (IFKM) de l’université technologique de Dresde, a permis au CDFA d’élargir l’offre de formation des doctorants à des compétences expérimentales et numériques dans le domaine notamment de la biomécanique et de la modélisation multi-échelle de structures et systèmes hétérogènes. La préoccupation est donc en général de développer et de valoriser l’utilisation de structures modernes et matériaux intelligents dans l’industrie en formant des jeunes chercheurs à leur étude et à leur modélisation, 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.

Procédure de sélection

Parmi les candidatures des nouveaux doctorants désirant entrer dans le collège doctoral franco-allemand de mécanique, une première sélection sera opérée en fonction des règles en vigueur dans chacun des établissements. En particulier, le recrutement en thèse est subordonné à l’université Université Paris Nanterre à l’obtention d’un Master 2 ou équivalent. Une deuxième sélection se fera sur la base des résultats obtenus dans le diplôme précédent et de l’appréciation portée, par les professeurs formant l’équipe de formation du niveau antérieur, sur les aptitudes à la recherche du candidat. Une troisième sélection concernera le projet de thèse lui-même et son inscription dans la politique scientifique du laboratoire de rattachement – et plus particulièrement dans les domaines de compétence des enseignants-chercheurs formant l’équipe Stuttgart/Université Paris Nanterre (il n’est pas nécessaire que le sujet de thèse porte spécifiquement sur la thématique du projet scientifique de l’équipe). Une connaissance minimale – a fortiori une bonne pratique – de la langue du pays partenaire sera valorisée. De même, un commencement de dossier scientifique (poster ou communication acceptés pour une journée d’étude ou un colloque, publication, etc.) sera favorablement pris en compte. Une audition du candidat permettra de mesurer sa motivation, son aisance linguistique, ses capacités d’organisation et d’adaptation – et donc, autant que possible, d’établir si la recherche doctorale peut être menée à bien en trois ans.

Contact

Pour toute question vous pouvez adresser un courriel aux Responsables du Programme.

Activités du Collège Doctoral Franco-Allemand


Introduction
Les équipes de recherche ayant participé à la mise en place de ce CDFA ont participé conjointement à plusieurs organisations : deux universités européennes d’été qui se sont tenues à l’université Université Paris Nanterre en 2006 puis en 2007, ainsi que deux colloques internationaux DeMEASS II et III « Design, Modeling and Experiments of Advanced Structures and Smart Systems » à Bad Herrenalb (Allemagne) en octobre 2007, puis à Vernon (France) en Mai 2009. Les colloques internationaux DeMEASS, dont les éditions IV et V ont eu lieu, respectivement, en mars 2011 à Esch-sur-Alzette (Luxembourg) et en octobre 2012 à Ulrichsberg (Autriche), font désormais partie intégrante de la formation doctorale dispensée dans le cadre de ce collège doctoral.

Premier Workshop du CDFA – Stuttgart, 12-13 octobre 2009
Le premier colloque du Collège Doctoral Franco-Allemand a eu lieu à l’ISD de Stuttgart le 12 et 13 octobre 2009. Les Prof. Polit et Prof. Kröplin ont présenté les activités et les domaines d’intérêt du LEME et de l’ISD, ainsi que les points de convergence de ces activités de recherche. Les étudiants ont présenté leur travail et échangé leurs expériences. Le programme des deux journées peut être téléchargé ici.

Le CDFA au Salon Européen des Carrières de la Recherche (RESEARCH)
Des représentants du partenaire de Stuttgart du CDFA étaient présents le 28 mai 2009 à Berlin pour le 1er Salon Européen des Carrières de la Recherche (RESEARCH) avec ce poster. Le LEME a représenté le collège doctoral à la deuxième édition de ce salon, qui s’est tenue à Paris le 19 novembre 2010, avec ce poster.

Le CDFA sponsorise DeMEASS

Le CDFA a contribué à l’organisation de la conférence internationale DeMEASS III (Design, Modeling and Experiments of Adaptive structures and Smart Systems), qui s’est tenue du 17 au 20 mai 2009 à Vernon, France. De plus, le CDFA a financé l’inscription de trois étudiants inscrits au collège doctoral. Deux de ces présentations, dont le résumé peut être visualisé ici, ont été retenues pour être publiées dans la revue internationale Mechanics of Advanced Materials and Structures avec cette préface. Une réunion du CDFA a été organisée durant la conférence.

Le CDFA à DeMEASS IV

La 4ième édition du colloque international DeMEASS « Design, Modeling and Experiments of Advanced Structures and Smart Systems » a eu lieu du 27 au 30 mars 2011 à Esch-sur-Alzette au Luxembourg, grâce à l’organisation du Professeur S. Belouettar et du Docteur G. Giunta du Centre de Recherche Public Henri Tudor (CRPHT). Au programme il y a eu, entre autres, les présentations de 3 doctorants inscrits au CDFA (E. Kuhn du LEME, K. Keller et M. Hahn de l’ISD) et de 2 enseignants-chercheurs du LEME impliqués dans le collège doctoral. Une réunion du CDFA (outre les doctorants, étaient présents T. Wallmersperger, M. D’Ottavio, O. Polit et L. Gallimard) a eu lieu au sein de cette conférence afin de programmer les prochaines phases de travail des doctorants.

Le CDFA à DeMEASS V
Le Professeur M. Krommer de l’Université Johannes Kepler de Linz a organisé sous l’égide du Centre Autrichien de Compétence en Mécatronique la 5ième édition de la conférence internationale DeMEASS, qui a eu lieu sous la neige autrichienne d’Ulrichsberg du 28 au 31 octobre 2012. Le CDFA a contribué au riche programme avec 4 présentations de doctorants (C. Wenzel et HQ Nguyen du LEME et A. Attaran et O. Eberhardt de l’IFKM). Lors de la réunion des membres du CDFA présents (T. Wallmersperger de l’IFKM, L. Gallimard, M. D’Ottavio et O. Polit du LEME, plus les doctorants) il a été décidé (1) de poursuivre l’expérience extrêmement enrichissante pour les doctorants de participer au colloque DeMEASS, dont la prochaine édition aura lieu en 2014 et sera organisée par la TU-Delft au Pays-Bas; (2) de tenir un deuxième workhsop du collège doctoral franco-allemand à Paris en 2013.

Deuxième Workshop du CDFA – Paris, 7-8 octobre 2013
Le LEME de l’Université Université Paris Nanterre a organisé au Pôle Scientifique et Technologique de Ville d’Avray le deuxième colloque du Collège Doctoral Franco-Allemand. Ce colloque a eu lieu le 12 et 13 octobre 2009 et a réuni les membres du collège doctoral de Stuttgart, Dresde et Paris. Après une introduction des professeurs Polit et Wallmersperger, le colloque a permis aux 8 doctorants participants de présenter leurs travaux de thèse et discuter de leurs avancements futurs ainsi que de leurs difficultés. Le programme de ces deux journées, disponible ici, montre l’interdisciplinarité des sujets traités. Lors de la table ronde conclusive, les partenaires ont préparé les activités futures : la participation à la 6ième édition de la conférence DeMEASS, qui aura lieu en 2014 à Ede (Pays-Bas); la préparation d’un papier commun sur les modélisations numériques de problèmes multi-physiques à soumettre à une revue internationale à comité de lecture; l’intérêt d’un doctorant de Stuttgart à passer une période au LEME afin d’approfondir la partie expérimentale de sa thèse sur la fatigue ; l’intérêt de deux futurs doctorants du LEME de passer une période à l’IFKM de Dresde afin d’échanger sur la modélisation biomécanique d’une main artificielle.

DeMEASS VI et 3ième Workshop du CDFA
Le CDFA a été présent à la 6ième édition de la conférence internationale « Design, Modeling and Experiments of Advanced Structures and Smart Systems », qui a eu lieu à Ede (NL) entre le 25 et le 28 mai 2014 avec ce programme. Les présentations des doctorants du LEME (C. Wenzel, A. Rubiano Fonseca et J.L. Ramirez Arias) et de l’IFKM (A. Attaran, M. Kleo, O. Eberhard et P. Leichsenring) ont été très bien accueillies par l’auditoire international du colloque. Dans le cadre de DeMEASS VI les membres du CDFA ont également organisé le troisième atelier bi-national, qui a permis de faire un point précis sur les activités futures du collège doctoral.

Premier échange d’un doctorant (Juin 2014)
M. Rafael Jarzabek, doctorant de l’ISD de Stuttgart, a été accueilli au sein du LEME à Paris du 1 au 30 juin 2014. Le sujet de thèse de M. Jarzabek concerne la modélisation de phénomènes de fatigue par la Méthode des Eléments Discrets. Pendant sa période au LEME, M. Jarzabek a présenté ses avancements et a pu échanger avec profit avec les membres du laboratoire qui mènent des recherches sur la fatigue, notamment le Pr. C. Bathias, expert renommé dans le domaine, et le Pr. L. Gallimard, dont un sujet de recherche porte sur la modélisation des phénomènes thermo-mécaniques impliqués lors de la fatigue du matériau.

Quatrième Workshop du CDFA – Dresde, octobre 2014

Le quatrième colloque du CDFA s’est tenu à la Technische Universität Dresden le 10 Novembre 2014. Les doctorants du CDFA des trois universités partenaires (Stuttgart, Dresde et Paris) ont présenté leurs travaux de recherche dans un cadre qui a favorisé un échange en profondeur sur les points critiques de leurs activités. Ce colloque a confirmé le très bon niveau scientifique des activités de recherche de thèse proposées dans le CDFA ainsi qu’une certaine aisance des doctorants lors des présentations orales. Le programme du colloque montre que Dresde est à la pointe sur les développements concernant la modélisation des couplages multi-physiques des hydrogels par la Méthode des Eléments Finis (les 4 thèses des MM. A. Ehrenhofer, P. Leichsenring, M. Wild et A. Attaran). M. C. Messe de l’Universität Stuttgart a présenté ses travaux de recherche sur la modélisation des composites de carbone à matrice céramique et leur importance dans les structures aérospatiales sollicitées par des intenses gradients thermiques. Le LEME a présenté les travaux de Mlle A. Rubiano Fonseca et M. J.L. Ramirez Arias, qui portent sur les développements nécessaires à une analyse expérimentale des muscles artificiels pour une main robotique. Afin de profiter au mieux des compétences du groupe de Dresde concernant les propriétés et modélisations, Mlle A. Rubiano Fonseca et M. J.L. Ramirez Arias passeront une période de visite chez le groupe du Professeur T. Wallmersperger. Les membres du CDFA se sont trouvés d’accord pour organiser cet échange pour l’été 2015 (période entre juin et août encore à définir).
En conclusion, la préparation de la 7ième édition de la conférence DeMEASS, qui sera organisée en automne 2015 à Dresde par le Professeur T. Wallmersperger, a été commencée.

Accueil de 2 doctorants du LEME au sein de l’équipe de l’IFKM de Dresde (Août 2015)
Mlle Astrid Rubiano Fonseca et M. José-Luis Ramirez Arias ont passé le mois d’août 2015 à Dresde pour travailler sous la supervision du Professeur T. Wallmersperger à l’intégration de matériaux intelligents comme muscles artificiels pour l’actionnement de la main robotique qui fait l’objet de leur thèse. La permanence à Dresde a permis d’établir un état de l’art des matériaux intelligents et d’en définir les candidats potentiels pour l’application à la main artificielle. Le choix s’est posé sur les alliages à mémoire de forme (Shape Memory Alloys, SMA) et les Ionic Polymer Metal Composites (IPMC): Astrid et José-Luis ont su profiter de l’expertise du groupe du Professeur Wallmersperger pour développer un modèle pour ces matériaux et une stratégie de contrôle, compatibles avec l’application envisagée. Ce travail a abouti à la soumission d’une publication commune dans la revue internationale Journal of Intelligent Material Systems and Structures, ce qui atteste le succès de cette coopération internationale. De plus, ils ont pu profiter également d’une immersion « h24 » dans la vie quotidienne d’un laboratoire de recherche allemand. Le climat très favorable du mois estival a aussi permis de leur faire découvrir la ville de Dresde et ses alentours.

Le CDFA à DeMEASS VII (Dresde, Octobre 2015)
TU Dresde a organisé sous la direction du Prof. Wallmersperger la 7ième édition du symposium international DeMEASS ; elle s’est déroulée à Radebeul (D) du 4 au 7 Octobre 2015 avec ce programme. Le CDFA a participé au financement du voyage et des frais d’inscription des doctorants du LEME : T.H.C. Le, A. Rubiano Fonseca et J.L. Ramirez Arias. L’excellente organisation du Professeur Wallmersperger a permis de réunir un auditoire international d’experts reconnus dans les domaines de la modélisation et le calcul de structures et matériaux innovants, qui a fourni un cadre très enrichissant aux jeunes doctorants du CDFA. Pour les nouveaux doctorants du collège doctoral, Mlle T.H.C. Le du LEME et M. M. Rossi de l’IFKM, cette manifestation a été la première occasion de présenter leurs travaux de recherche devant un public international. La prochaine édition de ce symposium sera organisée par le Prof. Kulikov de l’université de Tambov : DeMEASS VIII aura lieu du 21 au 24 Mai 2017 à Izmailovo près de Moscou.

Cinquième Workshop du CDFA – Stuttgart, Février 2016
M. R. Jarzabek a organisé avec l’aide des autres doctorants de l’Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen (ISD), le cinquième colloque du CDFA, qui a eu lieu à l’Université de Stuttgart le 18 et 19 Février 2016. Les doctorants ont présenté les avancements dans leurs thématiques de recherche : M. C. Messe devrait soutenir sa thèse entre fin 2016 et début 2017, Mlle A. Rubiano et M. J.L. Ramirez soutiendront leur thèse fin 2016. La présence exceptionnelle du Professeur B. Kröplin a ultérieurement contribué à la réussite de ce colloque, qui a été caractérisé – comme d’habitude – par une très bonne ambiance. Ce colloque a vu aussi la première participation du nouveau doctorant du LEME M. J. Maruani, dont le sujet de recherche porte sur la modélisation de structures à gradation fonctionnelle piézo-électrique. Les membres du CDFA ont convenu d’essayer d’organiser un autre atelier de travail avant fin 2016 et que le site de Stuttgart, à mi-parcours entre Paris et Dresde, est le plus indiqué pour son organisation.

Sixième Workshop du CDFA – Stuttgart, Décembre 2016
Le sixième atelier de travail du CDFA aura lieu à l’ISD de Stuttgart du 1 au 2 Décembre 2016. Le LEME y participera avec les doctorants Mlle Le et M. Maruani, accompagnés par leurs encadrants M. Gallimard et M. D’Ottavio. Mlle Rubiano Fonseca et M. Ramirez Arias ne participeront pas à cet atelier en vue de leur soutenance de thèse qui aura lieu le vendredi 9 décembre à Ville d’Avray.

Mis à jour le 24 novembre 2016