Thème 1 - Modélisation pour la simulation multiphysique et intégration des connaissances

L’activité de conception va de l’émergence de l’idée à la définition détaillée du produit ou du procédé en incluant une phase de conception préliminaire. Pour couvrir ces besoins en conception, le thème de recherche s’étend de la modélisation à l’intégration des connaissances tout au long du cycle de vie du produit dans les différents métiers et expertises. Il s’intéresse aux méthodologies d’aide à l’innovation, aux méthodes de conception préliminaire et au développement et à la formalisation de connaissances, de modèles de comportement ainsi qu’aux outils et aux environnements qui supportent ces processus.
Les méthodes d’innovation et de conception sont développées à partir de l’analyse fonctionnelle, analyse qui pourvoie une taxonomie (mots clés) pour structurer des bases fonctionnelles. Ces bases contiennent les connaissances nécessaires au concepteur : solutions, principes d’innovation, données, modèles,….  La taxonomie se définit à partie d’une vision énergétique des flux fonctionnels.
La conception mécanique inclut la simulation du produit et impose de développer et d’utiliser des modèles de comportement ou au sens plus large de connaissances. Notre domaine de compétence est la mécanique au sens large, les connaissances et modèles à manipuler sont de plus en plus multiphysiques car les différents domaines de la physique s’entremêlent étroitement dans les systèmes conçus. La co-conception (conception avec des acteurs multiples) impose en plus de proposer des cadres pour les échanges et le partage des connaissances nécessaires au développement et à l’innovation dans une démarche d’ingénierie des connaissances. L’activité de modélisation du comportement physique d’un système ou d’un matériau en tant que tel n’est pas un objectif premier de l’axe, mais est souvent nécessaire pour ces travaux (modélisation de transferts thermiques, d’articulation humaine, de liaison mécanique, de matériau composites…). L’intérêt premier de cet axe, du point de vue de la modélisation, est le processus de modélisation en lui-même. L’objectif est de proposer des processus de modélisation, de prise en compte des différents points de vue et phases de vies, de simplification des modèles, de processus de validation par des cycles d’essais/modélisation/simulation du matériau au système et l’expression des modèles. La complexité provient en partie de la modélisation des phénomènes multiphysiques, mais aussi multi-situations de vies, mis en jeu et de leurs effets induits.
La méthode d’analyse par les flux fonctionnels permet de structurer l’analyse physique d’un système. Ensuite des modèles physiques sont définis à chaque stade de la conception selon l’évolution de la connaissance du produit ou du système. L’intégration des connaissances (et donc des modèles) est un élément capital dans le bon fonctionnement de l’entreprise, elle est garante de l’échange, de la préservation, de la capitalisation du savoir de l’entreprise. Cette intégration doit permettre :
  • La hiérarchisation (des différentes influences pour proposer des hypothèses simplificatrices de la complexité des systèmes ; la hiérarchisation des hypothèses participe à la définition de la précision et de l’exactitude des modèles)
  • La modularité (pour réutiliser des modèles existant et générer des configurations complexes à partir de constituants élémentaires simples),
  • La généricité des modèles développés (basé sur une approche énergétique),
  • Le multipoint de vue selon les métiers (multiphysique et cycle de vie du produit) et l’avancée dans le cycle de développement (conception préliminaire à conception détaillée).
C’est à partir de ces points que des modèles de connaissance sont développés : modèle énergétique, modèle pour la conception pilotée par le recyclage, modèle de spécification géométrique. Les domaines d’expertise sur ce thème reprennent les domaines d’expertise suivant du département :
  • L’aide à l’innovation en conception de produit et de procédés (Méthode d’Aide à L’INnovation MAL’IN)
  • Les systèmes énergétiques dans leur conception préliminaire
  • Les pièces obtenues par déformation plastiques
  • Les dispositifs médicaux
  • La conception pilotée par le recyclage
  • Le tolérancement géométrique (exigence fonctionnelle, spécification géométrique des produits GPS, caractéristiques géométriques, comportement des liaisons)
Une présentation non exhaustive des activités de recherche est détaillée dans les fiches projets: