Groupe pédagogique - TB3-MSNA

TB3 - MODÉLISATION ET SIMULATION NUMÉRIQUES AVANCÉES

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Crédits ECTS

5.0

Responsable:

  • MOULIN Nicolas
  • Description générale :

    Dans la pratique de son métier, un ingénieur se trouve souvent confronté à des problèmes faisant intervenir des phénomènes physiques complexes. Dans ce contexte, le recours à la modélisation (numérique ou analytique) apparaît évident, mais la complexité croissante des modèles conduit fréquemment l'ingénieur vers des solutions approchées obtenus numériquement (typiquement la méthode des Éléments Finis (EF)).Aujourd'hui, la simulation numérique est utilisée dans de nombreux domaines industriels en recherche et développement: mécanique des solides, mécanique des fluides, sciences des matériaux, astrophysique, physique nucléaire, aéronautique, climatologie, météorologie, physique théorique, mécanique quantique, biologie, chimie… La simulation numérique désigne le procédé selon lequel on exécute un (des) programme(s) sur un (des) ordinateur(s) en vue de représenter un phénomène physique. Les simulations numériques scientifiques reposent sur la mise en œuvre de modèles théoriques. Elles sont donc une adaptation aux moyens numériques des modèles mathématiques. Elles servent à étudier le fonctionnement et les propriétés d’un système et à en prédire l’évolution.Dans la pratique de son métier, un ingénieur se trouve souvent confronté à des problèmes faisant intervenir des phénomènes physiques complexes. Dans ce contexte, le recours à la modélisation (numérique ou analytique) apparaît évident, mais la complexité croissante des modèles conduit fréquemment l'ingénieur vers des solutions approchées obtenus numériquement (typiquement la méthode des Éléments Finis (EF)). La construction d'un modèle physique (mise en équations mathématiques), puis l'élaboration d'une stratégie numérique, apparaît donc comme le point central de la réflexion d'un ingénieur confronté à un problème scientifique. Les futurs ingénieurs pourront donc acquérir : le recul scientifique nécessaire à l'analyse/interprétation des résultats au travers de la connaissance des équations, le savoir-faire sur la mise en œuvre d'une démarche de modélisation, la connaissance des méthodes de résolutions, des schémas numériques et de la structure d’un code de calcul.

    Cohérence entre les unités pédagogiques du groupe pédagogique:

    La Toolbox (TB) « Modélisation et Simulation Numérique avancées » est divisées en 4 UPs de 20h chacune environ.

    En s'appuyant sur les enseignements de première année (1A) que sont la physique, la mécanique, les mathématiques et l'informatique, l'UP1 permettra à l'étudiant d’appréhender les concepts mathématiques liés à une démarche de modélisation, des principes fondamentaux jusqu'à l'analyse des Équations aux Dérivées Partielles (EDP) en passant par la notion d'approximation. Ensuite, l'UP2 a pour objectif de permettre à l'étudiant d'acquérir les connaissances liées aux méthodes/techniques de résolutions des EDP établies dans la première UP depuis la discrétisation par Éléments Finis jusqu'à la résolution des systèmes. L' UP3 permettra d'approfondir la notion de convergence de solutions liées aux problèmes de comportement de matériaux non-linéaire, d'instabilités ou de conditions limites complexes (contact) en particulier dans les applications de mécanique des solides et des structures. La dernière UP permettra à l'étudiant d'aborder les concepts particuliers liés aux phénomènes de transfert et d'interfaces mobiles depuis l'écriture des formulations mixtes nécessaires au traitement de l’incompressibilité jusqu'à leurs stabilisations.

    Parcours et cohérence avec les autres groupes pédagogiques:

    Le caractère transverse de la Toolbox « Modélisation et Simulation Numérique avancées», permet d'envisager plusieurs interactions avec d'autres Majeures (M), Défis Sociétaux (DS) et Toolbox (TB).

    En effet, la TB « Modélisation et Simulation Numérique avancées » présente une base solide pour aborder les problèmes de modélisation et simulation numérique abordés dans les majeures Mécanique, Matériaux ou encore Procédés.

    Sans être exhaustif, les connaissances acquises en TB « Modélisation et Simulation Numérique avancées » pourront être complétées par des compétences en :

    ·         conception (TB - Conception/ Virtualisation/matérialisation, DS - Eco-conception),

    ·         calcul scientifique (TB - Calcul tensoriel),

    ·         calcul intensif (TB - Haute Performance).

    Mots-clés:

    Modélisation structurelle Simulation Numérique Eléments finis EDP Approximations Discrétisation