Soutenance de thèse de HERNáNDEZ-ARISTIZáBAL David

Résumé de la thèse

Dans les systèmes biologiques et mécaniques, la conception des
interfaces de contact est cruciale pour la transmission de puissance
et la longévité.
Une répartition uniforme de la pression de contact améliore
significativement les performances et la durabilité de ces interfaces.
Cependant, la conception de formes permettant d'obtenir une pression de
contact uniforme sous des conditions de charge variées est un défi.
Les techniques d'optimisation actuelles impliquent soit des calculs de
gradients complexes, soit sont coûteuses en termes de calcul en raison
de multiples évaluations simultanées.
Inspirée par les processus d'adaptation naturelle des articulations
synoviales, cette thèse vise à développer un algorithme de conception
générative bio-inspirée pour des interfaces de contact en ingénierie.
Un modèle mathématique incorporant la mécanique du contact et une
fonction de croissance bio-inspirée basée sur les principes de la
formation des articulations synoviales, où le stress de cisaillement
inhibe la croissance et la pression hydrostatique la favorise, est
présenté.
Ce modèle est résolu en utilisant des méthodes d'éléments finis et
testé sous différentes conditions aux limites et propriétés des
matériaux.
L'algorithme proposé démontre que les règles de croissance
dépendantes du stress peuvent générer des interfaces de contact avec
une distribution de pression presque uniforme.
Dans des scénarios bidimensionnels, ces règles mènent à une
distribution uniforme de la pression sous des charges indépendantes du
temps.
Sous des charges cycliques, l'algorithme réduit la pression de contact
maximale et tend à fournir une pression maximale uniforme.
De plus, les profils bidimensionnels générés se révèlent efficaces
pour les liaisons pivot tridimensionnels, offrant une performance en
usure supérieure par rapport aux conceptions traditionnelles.
Notamment, l'algorithme ne nécessite pas que la géométrie initiale
soit proche de la solution finale, offrant une plus grande flexibilité
dans la conception.
Le potentiel des principes de conception bio-inspirés, dérivés de la
formation des articulations synoviales, dans les applications en
ingénierie est démontré.
L'approche de conception générative offre une alternative aux
méthodes d'optimisation traditionnelles, capable de produire une
famille de formes avec une répartition de pression bien distribuée.
Ces avancées pourraient améliorer davantage l'applicabilité et
l'efficacité de la conception générative bio-inspirée dans le
développement de liaisons mécaniques haute performance.