Les problèmes inverses pour l'analyse structurale dans le secteur aérospatial

Le secteur aérospatial est consommateur de modèles de simulation numériques très complexes, qui visent à mieux comprendre, vérifier, prédire la réponse structurale à une large variété de sollicitations et à réduire in fine le nombre d’essais durant la phase de conception et pour la certification. L’analyse structurale recourt massivement à la simulation numérique, qui sur des modèles physiques ou phénoménologiques, voire empiriques, sont jugés acceptables mais dont il est nécessaire d’identifier les paramètres, idéalement par une étape de caractérisation a priori. Cependant la complexité des problèmes structuraux adressés par les industriels, pose souvent des difficultés pratiques quand il est question : (1) d’identifier (indirectement) des paramètres cachés et leurs éventuelles lois d’évolution, (2) de corriger/calibrer ou enrichir ces modèles « a priori » pour prendre en compte des simplifications (géométries, assemblages, propriétés matérielles, …), des variabilités ou des incertitudes sur les paramètres (et leurs lois d’évolution), ou encore (3) de modéliser les charges, sources et sollicitations structurales.

Pour résoudre ces difficultés, le recours aux méthodes inverses s’est généralisé grâce à l’augmentation des puissances de calcul et l’amélioration des algorithmes et méthodes mathématiques d’optimisation, qui permettent d’identifier des valeurs de paramètres par recalage de modèles, grâce à un processus consistant à minimiser l’écart de la réponse du modèle numérique (que l’on désire soumettre ensuite à d’autres cas de charges) à un résultat d’essai jugé « qualifiant ». Les avancées réalisées depuis de nombreuses années ont entraîné la complexification des modèles, l’augmentation des exigences, l’émergence de nouveaux besoins, jugés autrefois inabordables et l’apparition de nouvelles questions : le besoin d’amélioration des capacités algorithmiques à résoudre des problèmes mal conditionnés, la question de la justification et de la validation de méthodes simplifiées dédiées (méthodes « ingénieurs »), le sujet de l’apport potentiels de nouveaux  outils tels que l’intelligence artificielle (pour l’enrichissement de modèles), etc.

La journée abordera un large spectre d’applications et de problématiques liées à l’usage des méthodes inverses dans le cadre de l’analyse des structures aérospatiales : détection/localisation d’évènements (impacts, fissures, SHM), identification/ caractérisation de sources ou de charges, de modèles matériaux (e.g. composites) ou d’assemblages (esp. non linéaires), pilotant les réponses structurales mécaniques statiques, dynamiques, vibratoires, thermiques ou thermo-mécaniques, acoustiques, recourant aux analyses temporelles ou fréquentielles, ou encore aux approches multi-physiques et multi-échelles. Cette journée permettra de partager et de débattre en assemblée de ces méthodes, de leur apport, de leur maturité et de leur avenir. La journée se clôturera par une table ronde à laquelle tous seront invités à participer.