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Thèses

par Alexandre MARTIN, Anne-Lise GLOANEC - publié le , mis à jour le

2016/2017 - 2017/2018


Année 2017/2018

Développement de modèles semi-analytiques pour la prédiction du bruit large-bande produit par l’interaction d’un écoulement turbulent avec des bords de fuite et
d’attaque – Applications au bruit des hélices marines et des appendices de navire
hors cavitation

Le bruit d’origine hydrodynamique est une contribution importante du bruit global
rayonné par un navire. Le développement de modèles permettant de prédire les niveaux de bruit associés est d’une importance capitale pour au moins deux
raisons :
1.L’amélioration de la discrétion des navires : la compréhension des mécanismes
fondamentaux de génération des bruits hydrodynamiques permet
de proposer aux architectes des solutions technologiques agissant à la source (optimisation de la forme géométrique, exploitation d’un matériau adapté par exemple). Ces solutions peuvent être intégrées dès les phases d’avant-projet pour le dimensionnement global du navire. La discrétion d’un navire doit être considérée pour réduire l’impact sur l’environnement (risque sur les communications et les migrations de certaines espèces marines) et/ou pour contrer les menaces liées aux sonars passifs dans le cas des applications défense.
2.La maîtrise du bruit rayonné des navires : la caractérisation expérimentale
du bruit rayonné par un navire ne permet pas toujours de remonter avec précision
à l’origine des sources de bruit dominantes suivant la gamme de fréquences analysées.
Être en mesure de différencier un rayonnement vibroacoustique d’un rayonnement hydroacoustique nécessite une totale maîtrise des niveaux de bruit et des
directivités causés par des mécanismes physiques distincts voire couplés sur un spectre large-bande. Développer des modèles prédictifs permet ainsi de justifier auprès des clients d’une expertise et d’une compréhension forte des niveaux de bruit impliqués au niveau du navire.

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Année 2016/2017

Multi-scale patterns and nonlinear performance of multi-physics coupling materials

Multi-physics coupling materials (or smart materials) are sensitive to multiple physical fields (stress fields, thermal field and electric/magneticfields) and have many applications such as actuators, sensors, energy harvesting (mechanical/thermal energy to magnetic/electric energy) and magneto-caloric/elasto-caloric cooling systems. In contrast to the traditional smart materials (with small linear coupling such as piezoelectricity and magnetostriction), the recent advanced coupling materials have
much larger strain, more heat release/adsorption, and/or stronger magnetization/polarization (like ferroelasticity, ferromagnetism and ferroelectricity) and these strong couplings trigger the formation of various patterns/domains in the materials, leading to nonlinear global performances. For example the following two figures show the patterns from experimental observations and theoretical simulation on a magnetic shape memory alloy (a material combining ferromagnetism and ferroelasticity).
Preliminary studies revealed that the patterns governing the global performance are sensitive to the external conditions such as the loading frequency/rate and heat-transfer environment. In this thesis, based on microstructure observations, macro-response measurement and multi-scale modelling, we will derive the pattern evolution laws, particularly, the kinetics of the various interfaces (magnetic domain walls, twin boundaries, etc.) and their relations with the material’s global performance.

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Study on the energy dissipation and fatigue properties of shape memory alloys

Polycrystalline shape memory alloys (SMA) are multi-functional materials which are able to “remember” (recover) its original shape when subjected to thermomechanical loadings. The properties of shape memory and superelasticity lead to many applications in automotive, aerospace,robotic and biomedical devices (examples in the following figure). However, not all the applications have the same requirements, for example, damping applications require a large hysteresis (large energy dissipation) while the medical-devices/actuators need a small hysteresis to have high reliability/efficiency. But all the applications require good fatigue properties (i.e., the materials can sustain many working cycles). Preliminary studies imply that the fatigue behaviours are related to the hysteresis (energy dissipation). The goals of this research are to understand the governing physical mechanisms and to find out the relation between the macro-properties (hysteresis and fatigue) and the microstructures, via systematic macro-experiments,
micro-observations, and theoretical modelling.

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