Mes activités de recherche

Recherche post doctorale (LMT Cachan, juin 2001- août 2002)

En continuité avec mes travaux de thèse sur la contribution à la simulation de la mise en forme des thermoplastiques par injection, j'ai poursuivi ma recherche au LMT de Cachan avec A. Poitou sur des aspects théoriques relatifs aux développement de modèles basées sur des concepts thermodynamiques pour décrire la cristallisation de polymère induite par son écoulement. De plus, j'ai travaillé également sur un concept formel pour la description du comportement viscoélastique des polymères pour décrire le couplage entre le comportement et les différents aspects physiques.

J'ai participé à la mise en place d'un code de calcul pour la simulation de la mise en forme des polymères fondus. Les difficultés résolues ici ont porté essentiellement sur des aspects numériques et sur la mise en place d'algorithmes pour traiter des problèmes dans lesquels interviennent de nombreux mécanismes physiques et couplages.

J'ai effectué également une collaboration avec L. Vito de la société Solvay en Belgique et G. Regnier du laboratoire LTVP de l'ENSAM Paris sur des aspects plus appliqués de la mise en forme par injection et les déformées résiduelles. C'est un travail que j'ai effectué tout en encadrant une équipe d'élèves ingénieurs de l'ENSAM.

Recherche menée au laboratoire de Rhéologie (2002-2010)

Depuis mon arrivée au laboratoire de Rhéologie, je mène mes travaux de recherche sur trois thématiques :

1. Au sein de l'équipe «Simulation et Création d'Algorithmes Numériques» j'ai travaillé avec J-R. Clermont sur des aspects numériques relatifs au développement de la méthode des tubes de courant et sur d'autres aspects liés aux transferts thermiques dans les procédés.
2. En collaboration avec N. El Kissi et au sein de l'équipe «Mise en forme des polymères» nous avons démarré via le projet de Master de S. Montésino (année 2004) et la thèse de E. Prulière (début en octobre 2004) une étude sur microstructuration induite d'un polymère lors de son écoulement. Cette étude s'appuie sur le développement de techniques spécifiques pour la simulation numérique d'écoulements recirculants complexes et également sur la mise en place d'un dispositif expérimental d'observation et de validation des résultats numériques.
3. Une grande partie de mon activité de recherche est consacrée à des aspects fondamentaux sur la théorie cinétique des suspensions de fibres et de polymères (suspensions, fondus, LCP, ...).

La théorie cinétique de suspensions des polymères a été également abordée. Les techniques de réductions dimensionnelles développées ont montré une grande performance pour décrire l'état de la distribution de la conformation avec un minimum de fonctions significatives.

Recherche LAMPA - ENSAM Angers depuis 2010

Divers problèmes de mécanique ou de physique nécessitent des simulations directes très gourmandes en degrés de liberté et en temps de calcul. Pour pallier à ces difficultés et notamment à celles liées à la multi-dimensionnalité, j’ai développé des stratégies de réduction dimensionnelle pour les modèles numériques associés aux différentes échelles de la description de la matière :

• La théorie cinétique : Les polymères fondus, les suspensions de polymères, les comportements thixotropes complexes des nanotubes de carbones, … sont des problèmes de dimensions élevées dans un espace probabiliste des configurations. La réduction permet de trouver par des approches déterministes la distribution de probabilité et d’accéder par la suite à la contribution de l’état microscopique dans le tenseur de contraintes.
• Les modèles multi-échelles pour les matériaux composites : Ces modèles sont définis sur l’espace physique d’une part et l’espace microscopique d’autre part. La construction du champ d’inconnus dans de telles situations est obtenue par somme de produits tensoriels de fonctions associées à chaque sous-espace. La formulation sur un tel hyper-espace réduit le coût de calcul d’un facteur de l’ordre d’une centaine par rapport aux techniques conventionnelles.

J’ai développé des stratégies de simulation et de réduction dimensionnelle pour les modèles numériques associés à la théorie cinétique des polymères et des suspensions. Les outils numériques développés se sont basés sur plusieurs philosophies. Dans une philosophie "sans maillage" l’utilisation de la technique SPH (Smooth Particle Hydrodynamics) a montré sa concurrence aux techniques stochastiques pour la simulation de l’orientation d’une suspension de fibres ou de macromolécules. Dans une philosophie "avec maillage" j’ai développé des approches de type POD avec une estimation de type "à priori" afin de prédire l’état d’une distribution de probabilité relative à une suspension. J’étais aussi le premier à avoir montré la faisabilité de la technique Lattice Boltzmann pour résoudre l’équation de Fokker-Planck de la théorie cinétique des polymères. Les applications de mes développements ont aussi touché les suspensions colloïdales, les mélanges de phases, les nanotubes de carbone, les cristaux liquides de polymères.

J’ai associé dans mes activités le développement fondamental, mathématique et algorithmique, à la mise en place d’outils de calculs numériques et spécifiques aux problèmes multidimensionnels à utilisation simple et mutualisable. Ces développements ont fait leur place aujourd’hui dans la communauté des numériciens rhéologues et attirent de plus en plus les mécaniciens des structures.

Depuis la mise en place du partenariat entre l’ENSAM et le groupe ESI (Janvier 2019), je suis porteur au centre d’Angers de la partie angevine des activités de la chaire. Ces activités s’articulent autour de nouveaux sujets en cohérence avec le besoin industriel actuel de digitalisation et de numérisation :

• PGD seconde génération : (i) sparse PGD, (ii) transport optimal, (iii) fonctions de transfert paramétriques.
• Intelligence artificielle : rPGD, Réseaux de Neurones physiquement informés, T-DMD.
• Couplage PGD – réalité virtuelle.
• Ecoulements en couches minces et application aux procédés RTM et SMC.
• Approches multi-échelle en temps et en espace.
• Problèmes paramétriques.