Modèlisation et simulation des impacts multiples dans les systèmes mécaniques multicorps – Multiple Impact

Ce projet a pour but l'étude de lois d'impacts multiples avec ou sans frottement, afin d'améliorer les capacités de prédiction des méthodes numériques d'une part, de mieux comprendre la dynamique des systèmes mécaniques multicorps non-réguliers d'autre part. Les deux aspects (théorie et numérique) sont très corrèlés puisque les simulations numériques sont devenues un outil indispensable à une meilleure compréhension de la dynamique des systèmes complexes, que se soit dans l'industrie pour le prototypage virtuel, ou dans le milieu académique (systèmes robotiques, matériaux granulaires, etc). Les impacts multiples (i.e. l'occurence simultanée de plusieurs chocs dans le système) sont un phénomène de grande importance, pour lesquels on ne peut pas se contenter d'une modèlisation approximative ne prenant pas en compte correctement les effets dynamiques cruciaux que sont: 1) la dissipation locale aux contacts, 2) les effets globaux de dispersion de l'énergie, dus essentiellement aux phénomènes d'ondes à travers le système. Trouver un modèle macroscopique de type loi de restitution qui rende compte de ces deux phénomènes, qui dépend de paramètres facilement identifiables, et qui se simule corectement (pas d'équations raides par exemple) est le but de ce projet. De plus, cette loi de restitution doit être suffisamment générique pour s'appliquer correctement à des systèmes différents (par exemple, une chaine de billes en acier, ou bien une chaine de balles de tennis). Les résultats préliminaires obtenus dans C. Liu, Z. Zhao, B. Brogliato, Theoretical analysis and numerical algorithm for frictionless multiple impacts in multibody systems, INRIA research Report, available at hal.inria.fr sont très encourageants de ces points de vue. Un troisième volet du projet consiste en la conception et l'utilisation de plateformes expérimentales qui permettront de valider les résultats théoriques et/ou numériques (mais aussi permettront de mieux cerner quels sont les phénomènes dynamiques importants intervenant lors d'un choc multiple). Les applications principales visées sont les matériaux granulaires, et les chaines cinématiques. Les travaux théoriques se feront en commun entre les deux partenaires. Les aspects numériques seront effectués par le partenaire Français, qui dispose et développe un outil logiciel puissant en la matière (la plateforme SICONOS). Les aspects expérimentaux seront développés par le partenaire Chinois qui collabore étroitement avec le CAST (Agence Spatiale Chinoise). Ces trois aspects (théorie, simulation, expériences) seront menés en parallèle par les deux partenaires, pour des raisons évidentes.