Étude des matériaux architectures métalliques sous chargement mécanique et électromagnétique

Study of metallic architected materials under mechanical and electromagnetic loads

• Auteur / Autrice : Geoffrey Magda
• Direction : Nicolas Triantafyllidis, Éric Charkaluk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides
• Date : Soutenance le 14/12/2023
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des solides (Palaiseau, Essonne) - Laboratoire de mécanique des solides / LMS
• Jury : Président / Présidente : Dennis Kochmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Triantafyllidis, Éric Charkaluk, Franck Vernerey, Christelle Combescure, Laurent Rota
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dennis Kochmann, Franck Vernerey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux architecturés

Matériaux -- Propriétés électromagnétiques

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Mots clés libres

Probleme multiphysique

Electromagnetisme

Materiaux architecturés

Electromagnetics

Multiphysics problem

Architected materials

Résumé

Des développements récents qui ont lieu dans les domaines des meta-matériaux et des couplages magnéto-mécaniques visent à la fois à améliorer des propriétés existantes ainsi que de créer de nouveaux comportements. Le but de cette thèse est d’étudier plus particulièrement les couplages entre matériaux magnétisables, courants électriques et comportements mécaniques. Tout d’abord nous détaillons le modèle multi-physique requis pour traiter ce problème. Lorsque c’est possible une résolution analytique est fournie. Néanmoins, pour traiter des géométries plus complexes une approche variationelle est fournie pour une analyse par éléments finis. Nous traitons alors deux cas concrets : un treillis partiellement magnétisable et parcouru par des courants unidirectionnels, puis un composite 2D partiellement magnétisable et conducteur. Nous en étudions le comportement sous sollicitation magnétique et mécanique ainsi que leur stabilité.

Recent developments in the fields of meta-materials and magneto-mechanical couplings aim to both enhance existing properties and create new ones. The goal of this thesis is to study the interactions between magnetizable materials, electric currents, and mechanical response. First, we detail the multi-physics model required to address this issue. Whenever possible, an analytical solution is provided. To handle more complex geometries, a variational approach is employed for finite element analyses. Subsequently we examine two practical cases: a partially magnetizable mesh subjected to unidirectional currents and a partially magnetizable, conductive 2D composite. We investigate their behavior under combined magnetic and mechanical loading, as well as their stability.