Soutenance d'Habilitation à Diriger des Recherches de Pierre Kerfriden

This public event will take place on the 17/09/2019 at 9:30 at École des Mines, 60 Boulevard Saint Germain, Paris, room L109 – Le Chatelier

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Towards the next generation of high-fidelity simulators for online computing: adaptive modelling through the scales

https://zenodo.org/record/3404685
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High-fidelity modelling and simulation have profoundly transformed the area of material and structural design.  Through advances in computer hardware and software, material failure can be reliably predicted using multiscale high-fidelity models coupled with appropriately designed discretisation strategies. Yet, such heavy numerical tasks are restricted to ``one-shot" virtual experiments. Emerging applications such as real-time control or interactive design require performing thousands of repeated analyses, with potentially limited computational facilities. Models used for such applications require extreme robustness and swiftness of execution. To unleash the full potential of high-fidelity computational mechanics, we need to develop a new generation of numerical tools that will bridge the gap between, on the one hand, heavy numerical solvers and, on the other hand, computationally demanding ``online" engineering tasks. This thesis introduces and summarises research contributions that aim to help bridge this gap, through the development of robust model reduction approaches to control the cost associated with multiscale and physically detailed numerical simulations, with a particular emphasis on reliability assessment for composite materials and fracture.

L'ingénierie des matériaux et des structures a été transformée en profondeur par la généralisation de simulation numérique. Grâce à l’avancée des outils de calcul scientifique, la rupture des matériaux peut être prédite de manière fiable par des modèles multi-échelles, en conjonction avec des méthodes de résolution numérique haute-performance. Cependant, ces simulations coûteuses restent limitées à l'expérience virtuelle unitaire. Les applications modernes comme le contrôle en temps réel ou la conception interactive requièrent des vitesses d'exécution et des niveaux de stabilité des modèles qui restent hors de portée. Le potentiel des simulations mécaniques haute-fidélité ne pourra être réalisé que par le développement d'une nouvelle génération d'outils numériques chargés de réduire les coûts de calculs afin de permettre l'utilisation de modèles numériques fins dans des applications impliquant des calculs ``à-la-volée". Cette thèse présente quelques contributions de recherche visant à combler ce fossé technologique. L'accent est porté sur le développement de méthodes de réduction de modèle pour le contrôle des coûts de calcul associés aux simulations haute-fidélité, avec un intérêt particulier pour la mécanique des composites et la prédiction multi-échelles de la rupture.

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Examining committee
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Julien Yvonnet, Professeur à Université Paris-Est Marne-la-Vallée
Anthony Gravouil, Professeur à l’INSA de Lyon
Piotr Breitkopf, Professeur à l’Université Technologique de Troyes
Francisco Chinesta, Professeur à l’ENSAM Paris
Christian REY, Senior Engineer à Safran Tech
Ludovic Chamoin, Professeur à l’ENS Paris-Saclay
Olivier Allix, Professeur à l’ENS Paris-Saclay