Thèse soutenue

Géométrie et Mécanique des Origamis
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Auteur / Autrice : Théo Jules
Direction : Mokhtar Adda-BediaFrédéric Lechenault
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 12/10/2020
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique statistique de l'École normale supérieure (Paris) - Laboratoire de physique (Lyon ; 1988-....) - Laboratoire de physique de l'ENS (Paris ; 2019-....)
établissement opérateur d'inscription : École normale supérieure de Lyon (2010-...)
Jury : Président / Présidente : Basile Audoly
Examinateurs / Examinatrices : Mokhtar Adda-Bedia, Frédéric Lechenault, Basile Audoly, Benoît Roman, Nicolas Vandenberghe, Sophie Ramananarivo, Shmuel M Rubinstein, Anne Tanguy
Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Roman, Nicolas Vandenberghe

Mots clés

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Résumé

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Les origamis sont des structures tridimensionnelles obtenues en pliant une feuille mince suivant un motif prédéfini de pliures. Le nombre infini de motifs imaginables rend le potentiel d'innovation uniquement limité par notre compréhension de leurs propriétés mécaniques. Cette thèse vise à expliquer comment, pour une feuille plastique, ces propriétés proviennent de la compétition entre l'élasticité du matériau et les conditions cinétiques imposées au système. Pour mieux comprendre cet équilibre, cette thèse commence par présenter le comportement mécanique complet d'un pli unique, le constituant fondamental des origamis. Dans un premier chapitre, ses déformations élastiques sont décrites selon un modèle théorique validé par un simple test de force-déformation et une simulation en méthode des éléments finis. Puis, dans un second chapitre, ses comportements plastique et viscoélastique sont analysés par une extension du modèle élastique et des expériences de relaxation sous contraintes. Enfin, la dernière partie de cette thèse s'articule autour de l'étude mécanique de deux motifs de pliures. Le premier, un motif nommé « accordéon courbé », met en avant la variété de formes produites par les origamis grâce aux relations entre élasticité et géométrie. Le second motif quant à lui est utilisé pour créer des soufflets cylindriques en origamis bistables. Un montage spécifique basé sur ces soufflets permet de concevoir un système mécanique de mémoire binaire.