Le projet FASTCURE2 a vocation à développer des formulations novatrices de polymères thermodurcissables associés à des fibres de carbone sous forme de pré-imprégnés pour réservoirs de stockage d’hydrogène sous haute pression (700 bars). De tels réservoirs dits de Type IV constituent dans le cadre du développement de l’économie de l’hydrogène des éléments pour la mobilité associés à des piles à combustible (fuel cells) et des applications stationnaires.

https://chriswolfvision.github.io/remember

Contrôler la microstructure des alliages de Titane forgés

Le projet STAMP est issu d’un besoin de l’industrie : contrôler la microstructure des alliages de Titane (TA6V) forgés pour qu’elle soit la plus homogène possible. L’homogénisation passe par la globularisation, processus qui transforme une microstructure lamellaire en microstructure équiaxe par le biais du cycle thermomécanique lors de la déformation à chaud. Le projet vise à reproduire le procédé industriel en laboratoire pour mieux comprendre le mécanisme de globularisation. Il est basé sur le simulateur expérimental Gleeble-Maxstrain permettant de reproduire des chemins thermomécaniques complexes et incrémentaux et complétant un dispositif de compression isotherme à chaud. La microscopie électronique est au coeur de l’analyse des transformations microstructurales.

Grâce à un protocole d’évolution expérimentale, ce projet étudie les co-adaptations entre les espèces symbiotiques formant un individu (ici les pucerons et les aleurodes qui sont d’importants ravageurs de cultures)

La biologie subit un important changement de paradigme : l’individu est désormais considéré comme un holobionte intégrant la communauté de microorganismes qu’il héberge et qui participe à sa construction. Dans le cadre de cet individu écosystème, la sélection au niveau de l’holobionte devrait conduire à des co-adaptations entre les membres du consortium. Cette hypothèse de co-adaptation est toutefois basée sur des hypothèses fortes, comme l’alignement des intérêts des partenaires, mais cela n’a que rarement été testé rigoureusement.

Les objectifs du projet Hmicmac sont précisément de tester si, et comment, l’hôte (H) et ses partenaires microbiens (M) sont co-adaptés. Pour cela, nous utiliserons des systèmes simplifiés d’interactions H×M constitués d’insectes hémiptères (pucerons et aleurodes) et de leurs symbiotes à transmission verticale. Le projet Hmicmac est basé sur un protocole expérimental qui permettra d’analyser le fonctionnement des interactions H×M dans différents environnements et à différents niveaux d’organisation. Son originalité réside dans la capacité à étudier à la fois des interactions H×M naturelles, mais également de nouvelles interactions H×M qui seront testées d’une part immédiatement après la rupture de potentielles co-adaptations, et d’autre part après une période d’évolution expérimentale. Ce protocole permettra d’évaluer l’étendue et la capacité d’évolution rapide des co-adaptations.

https://anr.fr/Projet-ANR-16-CE02-0014

Les données de transcriptomique suggèrent que les gènes bactériens sont co-régulés le long de domaines spatiaux sur le génome, même lorsqu’ils ne partagent aucun facteur de transcription, ce qui échappe aux modèles de régulation classiques. Le projet LoToReG vise à expliquer ces observations par une forme ancestrale et novatrice de régulation transcriptionnelle, basée sur l’activité de l’ARN Polymérase elle-même sur l’ADN, à travers la formation de domaines topologiques-transcriptionnels couplés. L’objectif du projet est de développer une modélisation computationnelle quantitative de ce mode de régulation basal. Notre stratégie intègre l’analyse de données haut-débit novatrices obtenues sur la bactérie phytopathogène Gram-négative Dickeya dadantii, avec une modélisation/simulation dynamique 1D du processus couplé de transcription-topologie local le long d’un chromosome entier.

https://anr.fr/Projet-ANR-18-CE45-0006

L’usure par fretting (micro-déplacements alternés) est considérée comme une dégradation critique au niveau de nombreux contacts industriels (roulements, turbine, attaches moteur). Malheureusement, il n’existe pas de modèle permettant une prédiction fiable de cinétiques d’usure. Deux approches sont actuellement considérées : La première dite approche énergétique, mise en place par le laboratoire LTDS, consiste à corréler l’extension du volume d‘usure en fonction de l’énergie de frottement dissipée dans l’interface au travers d’un coefficient énergétique d’usure. Cette démarche est facile à implémenter dans un code FEM (éléments finis), mais reste cependant limitée car elle ne prend pas en compte la présence du lit de débris présent dans l’interface. La seconde approche, développée par le laboratoire LAMCOS, consiste à formaliser la dynamique d’usure en considérant un bilan entre le flux de débris d’usure généré et celui éjecté de l’interface. Plus physique, ce modèle prend en compte la présence du lit de débris mais reste très difficile à implémenter dans un code FEM. Par une approche couplée expérimentations / simulations, l’objectif de ce projet est de pallier à cette limitation en développant une approche énergétique étendue de l’usure prenant en compte l’effet du troisième corps. Cette nouvelle formulation permettra de donner des prédictions quantitatives de l’usure tout en tenant compte de la physique de l’interface et notamment des écoulements du troisième corps.

Les matériaux en contact, étudiés dans ce projet pour la mise en place de cette nouvelle approche ont été sélectionnés pour obtenir des interfaces modèles permettant de générer une usure abrasive. Ce projet porte donc sur des contacts métalliques mais sera potentiellement développé pour d’autres matériaux. Pour gérer et contrôler les écoulements de troisième corps, il est proposé de mettre en place des texturations de surface optimisées et d’étudier des configurations de contact « piégeantes » et « non piégeantes ». Cette nouvelle formulation de l’usure sera implémentée dans les codes du LTDS et du LaMCoS

Ce projet porte sur l'étude fondamentale d'une méthode innovante de détection et d'imagerie des dommages pour la surveillance structurelle. Le principe est basé sur l'utilisation du bruit acoustique et vibratoire ambiant comme substitut aux ondes ultrasonores incidentes générées par les méthodes d'essai non destructives conventionnelles. L'applicabilité du bruit incontrôlé pour la détection des défauts dans les structures de type plaque a été validée dans des travaux récents. Bien que des résultats académiques très encourageants aient été obtenus en termes de détection de défauts et localisation, l'utilisation de réponses de défauts linéaires rend hasardeuse une application dans des conditions réelles, où les changements liés à l'environnement dans les signaux enregistrés constitueraient un problème majeur. Par conséquent, nous proposons dans ce projet de profiter des phénomènes de non-linéarité acoustique de contact (CAN) liés aux endommagements, afin de développer des techniques de surveillance passive plus robustes. En effet, une zone endommagée sujette à les charges mécaniques statiques ou de basse fréquence (LF) présentent souvent un comportement non linéaire qui peut induire deux types des signatures caractéristiques dans les signaux ultrasonores haute fréquence (HF): (1) émission acoustique et génération d’harmoniques par des phénomènes de contact solide-solide; (2) effets pompe-sonde entraînant des modulations des ondes HF incidentes sur les dommages. L’exploitation de ces effets en utilisant les vibrations LF ambiantes telles que générées en service sera l’aspect clé de ce projet. Grâce au traitement original des ondes HF produites ou modulées naturellement par le CAN sous charge LF, nous nous attendons à une détection robuste et, éventuellement, à la localisation et à la caractérisation des dommages structuraux critiques. En effet, puisqu'ils s'appuieront sur un sondage répétitif des mêmes dommages dans différents états de chargement basse fréquence, plutôt que sur une base hypothétique « sans dommage », ces techniques devraient être beaucoup plus insensibles aux conditions environnementales que les techniques linéaires. De plus, les techniques envisagées ne dépendent pas de sources acoustiques produites artificiellement. Par conséquent, elles devraient être applicables avec des ressources plus faibles (consommation d'énergie, matériel réduit) que les systèmes classiques des techniques d'émission-réception. L'une des principales applications envisagées est la surveillance de la santé structurelle (SHM) des structures dont les conditions d'utilisation les soumettent aux ondes ambiantes acoustiques et vibratoires. Les structures aéronautiques en sont évidemment un exemple notoire. Dans ce contexte, les principes développés sont considérés comme une solution prometteuse pour déployer des systèmes de surveillance structurelle à bord et en service qui n'auraient pratiquement pas d'incidence sur la consommation de puissance de l'avion. Ce serait un gain significatif par rapport à la surveillance active classique, plus consommatrice d'énergie.

La fatigue, i.e rupture de structures mécaniques sous sollicitation cyclique, demeure une gageure technologique considérable, car elle survient de façon inattendue lorsque la structure fonctionne apparemment dans un régime stabilisé et sûr, sans signe extérieur de détérioration mécanique. Si des méthodes de prédiction de la durée de vie basées sur la suivi non-destructif des propriétés de matériaux, ont été proposées, la détection précoce et le suivi de la fissuration en fatigue reste un problème crucial. Nous avons récemment mis en évidence la détection de signaux d’émission acoustique (EA) spécifiques de la propagation de fissures par fatigue, dans différents matériaux métalliques. Ces signaux, dénommés multiplets acoustiques, se caractérisent par des formes d’ondes quasi identiques, signature d’une source unique, et sont déclenchés de façon répétée sur de nombreux cycles de chargement successifs au même niveau de contrainte. Ils marquent la propagation lente et incrémentale d’une fissure de fatigue à chaque cycle, ou le frottement le long des surfaces de rupture. Étant spécifiques à la fissuration incrémentale par fatigue, ils peuvent être utilisés comme des avertissements précurseurs de la propagation des fissures, qui mènera en définitive à une rupture globale. En se basant sur cette preuve de concept, le projet e-WARNINGS a pour but d’étendre cette étude aux objectifs suivants: i) comprendre l’origine des multiplets et identifier les mécanismes physiques impliqués, pour différents matériaux et différentes sollicitations ii) développer de nouveaux modèles de sources d’EA en analysant les signaux détectés en lien avec les événements mécaniques à leur origine. Des mesures de champs de déplacement à très haute vitesse et des simulations avancées de la rupture seront utilisées pour améliorer l’analyse des signaux EA. iii) proposer un nouveau suivi temps réel non-destructif fiable pour l’amorçage et la propagation de fissures de fatigue grâce à des algorithmes d’apprentissage automatique lors d'essais mécaniques ou au sein de structures industrielles en service. Pour atteindre ces objectifs, la méthodologie développée dans le projet e-WARNINGS est basée sur l’utilisation des multiplets acoustiques, interprétés comme la signature spécifique des fissures de fatigue. Ceci sera validé et étendu à d’autres matériaux. D’autres améliorations dans l’analyse des multiplets sont proposés, guidées par l’analyse d’une situation modèle avec une événement de propagation unique. Pour valider le modèle de source numérique et améliorer la robustesse des algorithmes, nous utiliserons diverses configurations expérimentales de complexité croissante. Tout cela bénéficiera à la détection temps réel de la propagation de la fissure en utilisant les multiplets dans des applications industrielles, en surmontant les limites des méthodes existantes qui nécessitent de nombreuses investigations manuelles et périodiques. Le projet e-WARNINGS en étendant le champ d’application de techniques d’analyse sismologique de pointe à la science des matériaux est innovant par nature. La détection spécifique de ces multiplets dans les matériaux permettra d’obtenir un nouveau moyen de détecter, surveiller et mesurer l’extension de fissure de fatigue in situ et in-operando avec des techniques non destructives. Cette nouvelle méthode de suivi et les nouveaux algorithmes de détection/mesure proposés dans ce projet permettront l’identification de fissures et le risque de rupture sous-jacent avec une sensibilité et une spécificité sans précédent et ce bien avant qu’une propagation instable ne se produise. Cela i) conduira à une solution autonome fournissant de véritables alertes précoces avec une détection en ligne fiable et un suivi de la fissuration par fatigue dans les structures en service, (ii) ouvrira la voie à une optimisation des démarches de tolérance au dommage et donc iii) servira à améliorer la sûreté des installations et la prévention du risque industriel.

Dans de nombreuses applications (en science des matériaux ou en imagerie médicale par exemple), des dispositifs d'acquisition non invasifs comme l'imagerie par résonance magnétique et la tomographie ou microtomographie aux rayons X, sont nécessaires pour l'observation, la prise de mesures ou l'aide au diagnostique. Ces dispositifs génèrent habituellement des données volumiques, c'est-à-dire des images 3D, composées de données régulièrement espacées dans un domaine rectangulaire. Les volumes 3D proviennent de la segmentation de telles images. Ils peuvent aussi être synthétisés, car de nombreux schémas numériques de simulation reposent sur la régularité du support des données.

Le projet PARADIS porte sur la géométrie des frontières des volumes 3D, appelées surfaces digitales. Conserver la nature discrète des données est un avantage pour effectuer des calculs exacts en nombres entiers, pour réaliser des opérations géométriques booléennes ou pour utiliser des structures de données efficaces. Un inconvénient est sa pauvre géométrie : une surface discrète est seulement composée d'éléments de surface quadrangulaires dont le vecteur normal est parallèle à l'un des axes, cela quelle que soit la résolution. De nombreuses tâches en informatique graphique, vision par ordinateur ou analyse d'image 3D, nécessitent une géométrie plus riche : le rendu, les déformations de surface pour la simulation physique ou le suivi, les mesures de précision, etc. Pour réaliser des tâches géométriques pertinentes et bénéficier en même temps des avantages cités précédemment, on a besoin d'enrichir la géométrie des surfaces digitales en estimant des informations supplémentaires en chaque élément de surface. Ce projet porte plus particulièrement sur l'estimation de quantités géométriques locales et du premier-ordre, telle que la direction du vecteur normal. Il vise à fournir des estimateurs précis et sans paramètre basés sur une portion de surface de taille adaptée autour de chaque élément. Puisque nous cherchons des estimations du premier-ordre, il s'agira typiquement d'un morceau de plan digital qui s'ajuste localement à la surface.    

Un défi est de recouvrir toute la surface par des morceaux de plan digital. Un tel recouvrement ne fournit pas seulement un champs de vecteurs normaux, mais pourrait aussi fournir, s'il est calculé pour plusieurs versions sous-échantillonnées du volume 3D donné en entrée, une manière de déterminer l'échelle à laquelle la présence de bruit est peu probable : un grand nombre de très petits segments de plan digital révèle la présence de bruit, tandis que les parties lisses sont décomposées en un plus petit ensemble de segments. 

Ce qui est difficile, c'est qu'il y a une explosion combinatoire de morceaux de plan digital et que parmi eux, tous ne sont pas tangent à la surface digitale. Une opportunité d'avancer sur cette question est de considérer le récent développement des algorithmes dits "plane-probing", proposés par le porteur et ses collaborateurs. Ces algorithmes permettent de décider à la volée comment inspecter la surface digitale et faire croître un segment de plan digital tangent par construction. La direction de croissance est donnée à la fois par des propriétés arithmétiques et géométriques.

Nous attendons des impacts positifs en informatique graphique, vision par ordinateur et analyse d'image 3D, car les tâches de haut-niveau mentionnées précédemment et bien d'autres, comme l'extraction de primitive ou la compréhension de scène, dépendent de la qualité de l'estimation des normales. De plus, comme de nombreuses images 3D sont susceptibles d'être dégradées par du bruit, notamment en imagerie médicales, la détection du bruit est une tâche cruciale qui pourrait devenir une étape incontournable lors du traitement des images 3D

https://perso.liris.cnrs.fr/tristan.roussillon/paradis.html

http://perso.citi-lab.fr/jdibangoy/#/plasma