Simulation discrète d'impacts à très haute vitesse, appliqués aux impacts d'astéroïdes et aux blindages spatiaux

Hypervelocity impact discrete simulation : application to asteroid impacts and space shielding

• Auteur / Autrice : Alexandre Vicaud
• Direction : Jérémie Girardot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DuMAS : Durabilité des Matériaux, Assemblages et Structures
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)

Mots clés

Mots clés libres

Simulation

Hypervéloce

Impact

Méthode des éléments discrets

Simulation

Hypervelocity

Impact

Discrete Element Methode

Résumé

En se basant sur les connaissances actuelles en mécanique discrète, fragmentation et en comportement sous choc intense, il est proposé dans ce sujet de construire une simulation dédiée aux impacts très hautes vitesses généralement rencontrées dans un contexte spatial. Plusieurs échelles de simulation pourront être envisagées allant de l'impact d'astéroïdes à celui rencontré entre un micro débris et une structure aéro-spatiale. Actuellement, la méthode des éléments discrets n'a encore jamais été mise à contribution pour des calculs de l'ampleur proposée dans ce sujet de thèse. Le doctorant aura donc un challenge important pour amener les modèles actuels à un niveau de maturation numérique encore jamais atteint par l'approche discrète. Les récents travaux menés à Bordeaux autour de la modélisation de la fissuration ont montré une très bonne capacité à prédire des fracturations sous sollicitations complexes. Avec ce travail de thèse, on espère ainsi pouvoir prédire des phénomènes d'endommagement sous des sollicitations de chocs très intenses et ce pour différents cas d'échelles, de celle de la méga-structure à celle plus petite des micro-impacts. Toute l'équipe de recherche autour de la mécanique discrète à Bordeaux sera mise à contribution dans ce sujet, que ce soit du point de vue de l'encadrement scientifique ou du support technique (IR calcul), pour la réussite de ce projet.

Based on the current knowledge in discrete mechanics, fragmentation and behavior under intense shock, it is proposed in this topic to build a simulation dedicated to very high speed impacts generally encountered in a space context. Several scales of simulation can be considered, ranging from the impact of asteroids to that encountered between a micro debris and an aerospace structure. Currently, the discrete element method has never been used for calculations of the magnitude proposed in this thesis. The PhD student will have an important challenge to bring the current models to a level of numerical maturity never before reached by the discrete element approach. The recent work carried out in Bordeaux around the modeling of cracking has shown a very good ability to predict fracturing under complex stresses. With this thesis topic, we hope to be able to predict damage phenomena under very intense shock stresses and this for different scales, from the mega-structure to the smaller micro-impact scale. For the success of this project, the whole research team around discrete mechanics in Bordeaux will be involved in this project, both from the point of view of scientific supervision and technical support.