Parametric optimisation of 3D printed architectured materials : application to the morphing of boat's appendages - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Parametric optimisation of 3D printed architectured materials : application to the morphing of boat's appendages

Optimisation paramétrique de matériaux architecturés imprimés 3D : application au morphing des appendices de navire

Malik Spahic

Résumé

In the domain of yacht racing, hydrofoils are used for increasing the maximal velocity of the yacht. This appendage operates as an aircraft’s wing, it raises the yacht’s hull above the water’s surface and withstands the yacht’s weight. Nevertheless, hydrofoils face limitations, the main being its inability to adapt their hydrodynamic properties to changes in the environment. This issue makes them underperformant. The objective of this thesis was to provide the capacity to a hydrofoil to modify passively and autonomously its geometry in order to maximise its aerodynamic properties. In order to attain this goal, a passive morphing technology was studied. This concept is made out of two elements: a continuous skin and a cellular core. Thus, the objective of this thesis was to identify and optimise the different parameters governing the passive deformation of this cellular hydrofoil. To do that, the work was divided in two major parts. The first one consisted in an experimental and numerical multi-scale analysis that aims to identify the different parameters governing the deformation of the hydrofoil. The second one consisted in developing a fluid-structure interaction and a parametric optimisation program for studying the interval of tailorability of this concept and insure that the hydrofoil is 3D-printable. The results obtained in this thesis showed that, the skin’s rigidity is the main parameter governing the hydrofoil’s morphing.
Dans le domaine de la course au large, les hydrofoils sont utilisés pour augmenter la vitesse maximale des bateaux. Cet appendice agit comme une aile d’avion et permet au bateau de surélever sa coque au-dessus de l’eau et de ne reposer que sur ses hydrofoils. Cependant, les hydrofoils connaissent des limitations, la principale étant la difficulté d’adapter leurs propriétés hydrodynamiques aux changements d’environnement. Cette limitation les rend parfois sous- performant. L’objectif de cette thèse a donc été de permettre à un hydrofoil de modifier passivement et de façon autonome sa géométrie dans le but de maximiser ses propriétés hydrodynamiques. Pour réaliser ce but, un concept de morphing passif composé d’une âme faite de matériaux architectures et d’une peau continue a été étudié. L’objectif de cette thèse a été d’identifier et d’optimiser les différents paramètres permettant de piloter la déformation passive de cet hydrofoil cellulaire. Pour faire cela, les travaux de cette thèse ont été divisés en deux parties. Premièrement, une analyse multi-échelle expérimentale et numérique a permis d’identifier les différents paramètres pilotant la déformation de l’hydrofoil. Dans un second temps, une interaction fluide-structure et un programme d’optimisation paramétrique ont permis d’étudier les intervalles d’adaptabilité de ce concept et d’assurer l’impression 3D polymère de cet hydrofoil. Les résultats obtenus lors de cette thèse ont montré que, lors du morphing, la rigidité de la peau de l’hydrofoil est le paramètre clé gouvernant le morphing de cet hydrofoil.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04016583 , version 1 (06-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04016583 , version 1

Citer

Malik Spahic. Parametric optimisation of 3D printed architectured materials : application to the morphing of boat's appendages. Materials. Université de Bretagne Sud, 2022. English. ⟨NNT : 2022LORIS635⟩. ⟨tel-04016583⟩
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