Optimisation multi-échelles par intelligence artificielle des propriétés mécaniques et piézo-électriques d’un nanocomposite utilisé pour fabriquer un contrôleur actif aéronautique
Multi-scale modeling and optimization by artificial intelligence of piezoelectrical and mechanical properties of a nonocomposite aimed to be used as an aircraft actuator
PVDF
GnR
PZT-5A
Piézoélectricité
Homogénéisation
Mori–Tanaka
Actionneur bimorphe
Optimisation MOGA
Abaqus
PVDF
GnR
PZT-5A
Piezoelectricity
Homogenization
Mori–Tanaka
Bimorph actuator
MOGA optimization
Abaqus
629.1
Composites
Avions -- Matériaux
Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR EMBIA, visant à concevoir une peau électroactive innovante pour les ailes d’avion, capable de réduire la consommation de carburant au décollage. Le composite développé associe une matrice de PVDF à des nanorubans de graphène (GnR) et au zirconate-titanate de plomb (PZT-5A). Le modèle micromécanique de Mori–Tanaka et des simulations éléments finis sous ABAQUS ont permis d’évaluer les propriétés électroélastiques et viscoélectroélastiques. Les résultats montrent que le renfort PZT-5A améliore les performances. L’optimisation d’un actuateur bimorphe PVDF/GnR/PZT-5A par algorithme génétique multi-objectifs (MOGA) a permis d’identifier des compromis géométriques et matériels adaptés aux exigences aéronautiques.
This thesis is part of the ANR EMBIA project, which aims to develop an innovative electroactive skin for aircraft wings to reduce fuel consumption during takeoff. The designed composite combines a polyvinylidene fluoride (PVDF) matrix reinforced with graphene nanoribbons (GnR) and lead zirconate titanate (PZT-5A), a high-performance piezoelectric ceramic. A micromechanical approach based on the Mori–Tanaka model, complemented by finite element simulations in ABAQUS, was used to evaluate the electroelastic and viscoelectroelastic properties. Results show that GnR alone is insufficient, while PZT-5A reinforcement significantly enhances performance. The modeling and multi-objective optimization of a bimorph actuator made of PVDF/GnR/PZT-5A using a genetic algorithm (MOGA) identified optimal material and geometric configurations suited for advanced aeronautical applications.
Electronic Thesis or Dissertation
Text
fr
PDF
13331193
https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2025/ELBARNATY_Salah_2025_ED269.pdf
http://www.theses.fr/2025STRAD027/abes
https://theses.hal.science/tel-05438203
https://theses.hal.science/tel-05438203
https://theses.hal.science/tel-05438203
Elbarnaty
Salah
1993-12-12
FR
292747349
203185585CE
22015464
4200015
https://theses.fr/2025STRAD027
2025STRAD027
https://doi.org/10.70675/228db190z9a7az47a3zb833z0142121ec5e4
2025-12-16
Mécanique - Mécanique des matériaux
Strasbourg
131056549
Doctorat
Docteur es
non
oui
De Magalhães Correia
João Pedro
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1
6000
060972785
Hoarau
Yannick
MADS_PRESIDENT_DU_JURY
068954786
Ahzi
Saïd
MADS_MEMBRE_DU_JURY_1
031886477
Azoti
Wiyao Leleng
MADS_MEMBRE_DU_JURY_2
168536986
Matadi Boumbimba
Rodrigue
MADS_MEMBRE_DU_JURY_3
142916471
Fakri
Nadia
MADS_RAPPORTEUR_1
140260781
Rouchon
Jean-François
MADS_RAPPORTEUR_2
112111610
École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
MADS_ECOLE_DOCTORALE_1
269
156504863
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1
260728
176969721
ddc:620
De Magalhães Correia
João Pedro
Hoarau
Yannick
Ahzi
Saïd
Azoti
Wiyao Leleng
Matadi Boumbimba
Rodrigue
Fakri
Nadia
Rouchon
Jean-François
École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
PDF
13331193