Moyens expérimentaux

L'ENSTA Bretagne dispose sur son campus d'importants moyens expérimentaux en sciences mécanique ainsi que dans le domaine des technologies de l'information de la communication utilisés par les chercheurs ENSTA Bretagne dans le cadre des recherches menées au sein des laboratoires IRDL, Lab-STICC ainsi que des laboratoires communs.
Chaque année, les équipements de recherche progressent à un rythme significatif et permettent de répondre aux défis stratégiques de conception navale, cybersécurité, observation marine...
Sciences Mécaniques
5 Plateaux techniques rassemblés dans la PFT Masmeca

Sur 2000 M², les équipements rassemblés dans la PFT Masmeca, permettent de caractériser, à plusieurs échelles, tous types de matériaux, assemblages et de structures, en lien avec le laboratoire IRDL et le laboratoire commun avec Naval Group, Gustave Zédé

  • Caractérisation dynamique (essais à haute vitesse de sollicitation)
  • Caractérisation thermo-mécanique (sollicitation sous conditions mécaniques et d'environnement contrôlées)
  • Caractérisation physico-chimique (évaluer l'effet de la microstructure sur le comportement mécanique des matériaux)
  • Mesures et observations
  • Prototypage
Projet Eco-Sys-Mer (CPER 2015-2020) : acquisitions

Le projet ECO-SYS-MER porté par l'IRDL (ENSTA Bretagne, UBS, UBO, ENIB et CNRS) et soutenu par le CPER 2015-2020 vise à améliorer et assurer la fiabilité des systèmes mécaniques en interaction avec le milieu marin, de l'échelle du matériau à celle du système.

Les nouveaux équipements et moyens d'essais s'élèvent à 3.130 k€, dont 2.075 k€ pour l'ENSTA Bretagne.

Acquisitions récentes : 

  • Microscope électronique à balayage (MEB),
  • Diffractomètre à rayons X (DRX) ainsi qu'un certains nombres d'équipements associés à ce moyen d'observation, 
  • Système de pilotage d'ailes de kite,
  • Triboindenteur
  • Système de sollicitation par pression interne pour machine d'essai de traction/torsion
  • Système de distribution d'azote liquide 
  • Potentiostat pour essais de corrosion
  • Dispositif de suivi d'écoulement pour caméra rapide
  • Système de contrôle commande pour machine d'essais à vérin (vérin hydraulique)
  • Potentiostat pour essais de corrosion

Ces équipements permettront de réaliser des essais sur des matériaux et des structures sur une plus grande gamme de nature de sollicitation (acquisition d’un système de sollicitation par pression interne & acquisition d’un vérin hydraulique) ; en ayant des équipements pour mieux cerner les gradients de propriétés à l’échelle de la microstructure (i.e., nano-micromètre) en profitant des dernières avancées en la matière (acquisition triboindenteur) ; en contrôlant mieux l’influence de l’environnement sur les propriétés mécaniques (acquisition potentiostat, système de distribution azote liquide et dispositif de suivi d’écoulement).

Sciences et technologies de l'information et de la communication
Des moyens d'essais

L'ENSTA Bretagne dispose de nombreux équipements de recherche, sur son campus dédiés aux technologies de l'information et de la communication : 

  • Chambre anéchoïde
  • Plateforme radio logicielle SDR
  • Systèmes de drones et espace robotique
  • Bassin d'essais
  • Véhicules hydrographiques
  • Espace robotique
Le projet Cyber SSI (CPER 2015-2020)

Au sein du pôle cyber en Bretagne, ENSTA Bretagne couvre les champs allant de l'antenne et de la chaîne analogique jusqu'à l'analyse de la menace par analyse formelle.

Les acquisitions totales au CPER s'élèvent à 2 M€ pour l'ENSTA Bretagne

Dans le cadre de ce projet, l'école a déjà fait l'acquisition d'un calculateur, d'un système d'acquisition et de contrôle des données (SCADA), d'un banc radio-fréquence...

Le projet SMD-MAR (CPER 2015-2020)

La capacité des robots sous-marins autonomes à mesurer et surveiller l'environnement océanique de manière répétée, avec qualité et précision, a été démontrée.

Ce projet vise à amplifier le potentiel en remplaçant un grand robot sous-marin autonome par un groupe de robots multi-milieux (aérien, surface et sous-marins).

L'achat de composants permettant la réalisation de cette flottille de robots a été retenu au CPER pour 865 k€.

L'ENSTA Bretagne a fait l'acquisition de drones marins de surface, de micro-robots sous-marins autonomes, de capteurs acoustiques, de station mobile de contrôle commande, de petits drones aériens...

Projet SOPHIE

L'objectif est de développer un système d'acquisition hyper fréquence permettant de caractériser l'environnement maritime dans différentes conditions.

Du matériel pour la réalisation du système d'acquisition est venu compléter les moyens expérimentaux (modules up/down concerter, antennes large bande).

Projet I-Romi

L'objectif d'I-ROMI est de créer une plateforme de recherche et d'expérimentation pour optimiser les systèmes d'observation maritime : mesures de meilleures qualités, observatoires moins coûteux, plus robustes, plus adaptables, structures et protocoles d'observation faiblement intrusifs, interaction avec les utilisateurs.

Il s'agit en particulier d'étudier la conception d'observatoires par acoustique passive, innovants et performants, pour le suivi du bruit ambiant sous-marin (géologie, faune et activités humaines).

Les acquisitions récentes portent sur des hydrophones portables, serveur de calcul...

Financeurs du programme des CPER 2015-2020 / 2021-2027
Logo Europe s'engage UE
Logo République Française
Logo Région Bretagne
Logo Département Finistère
Logo Brest Métropole
Les moyens expérimentaux exceptionnels présents sur le campus ENSTA Bretagne sont complétés grâce au Contrat Plan Etat-Région (CPER 2021-2027) qui a retenu en priorités stratégiques, 6 programmes de R&D en sciences mécaniques ainsi qu'en sciences et technologies de l'information, co-financés par l'Union Européenne, l'Etat, la Région Bretagne, le département du Finistère et Brest Métropole.
ENSTA Bretagne : Recherche en mécanique
ENSTA Bretagne : nouvelle vedette hydrographique "Mélité" pour l'enseignement et la recherche en hydrographie et océanographie
ENSTA Bretagne : travaux de recherche mené sur le campus en pyrotechnie et propulsion

Impacts pyrotechniques 

Prévoir et limiter les effets des explosions et travaux sous-marins

Julien Ogor
ENSTA Bretagne : tests de robot lors d'une semaine d'expérimentation sur le lac de Guerlédan
© Simon Rohou, ENSTA Bretagne
ENSTA Bretagne : caractérisation dynamique, laser
Julien Ogor

PTR5 Comportement et durabilité des matériaux

Les travaux de recherche menés au sein du PTR 5 « Comportement et durabilité des matériaux hétérogènes » concernent le diagnostic, la mesure, la modélisation et la prévision de la santé des matériaux, des structures et des systèmes électromécaniques.

Axes de recherche

  • Fatigue et auto-échauffement des matériaux et des structures (métaux, composites et matériaux organiques).
  • Comportement et fatigue des matériaux actifs (matériaux piézo-électriques ou à mémoire de forme).
  • Vieillissement thermique et marin des matériaux organiques.
  • Comportement non-linéaire des matériaux hétérogènes.

Tout en répondant à des questions scientifiques fondamentales, ces recherches appliquées sont conduites avec les industriels européens, de nombreux secteurs, en particulier l’automobile, l’aéronautique, l’énergie ou les fournisseurs de matériaux.
 

Compétences

  • Approche théorique : lois de comportement, modélisation des processus irréversibles et modélisations multi-échelles.
  • Approche expérimentale : à chaque échelle son essai, des mesures de champs au service de la caractérisation rapide, le développement d’essais originaux.
  • Approche numérique : implantation de lois de comportement, approches multi-échelles numériques, outils d’aide au dimensionnement et au diagnostic.

Mots clés : 

Fatigue, vieillissement, tenue en fatigue, modélisation, essais.

Exemples de programmes de recherche impliquant l'ENSTA Bretagne
NOUVELLE CHAIRE INDUSTRIELLE ANR « SELF HEATING » AVEC NAVAL GROUP & SAFRAN : prédire la tenue en service des systèmes aériens et navals

Pilotée par l’ENSTA Bretagne (Institut de Recherche Dupuy  de Lôme), deux industriels majeurs et associant l’institut P’, la chaire industrielle « Self Heating » a été retenue par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR).

  • Budget total : 2 050 000€, co-financé par l’ANR (50%), Naval Group et Safran (50%).
  • Durée : 4 ans, à partir du 1er décembre 2020
  • Équipe dédiée : 8 thèses et 4 post-doctorats, encadrés par 13 chercheurs
  • Titre : caractérisation, modélisation et prévision rapide des propriétés à la fatigue polycyclique des matériaux à partir de mesures thermométriques
  • Objectifs et méthode : mesurer la signature thermique des mécanismes d’endommagement des matériaux pour les applications navales et aériennes, afin de prévoir et déterminer de façon rapide les propriétés à la fatigue polycyclique de ces matériaux.

La méthode « self-heating » (auto échauffement) consiste à observer la courbe de température d’un matériau, soumis aux efforts répétés qui conduisent à son endommagement, dans des conditions expérimentales précises, afin d’en déduire la durée de vie et de prédire des points de fragilité. La rapidité d’étude et la précision des résultats constituent des points forts pour l’industrie. `

  • Les modèles numériques ainsi générés alimentent les codes de calcul des bureaux d’étude, afin de retarder et éviter les avaries dès la conception d’un navire, d’un sous-marin ou d’un avion.
  • La volonté des groupes Safran et Naval Group est d'étendre cette approche scientifique à l'ensemble des matériaux utilisés dans leurs applications respectives et de s'intéresser aux paramètres jouant sur la fatigue de leurs matériaux (température, procédé de fabrication, nature du chargement, traitements de surface, etc.).
Projet RESISTANCE

Lire l'article complet sur le projet de recherche RESISTANCE portant sur la caractérisation des contraintes dans les composants structurels en acier de forte épaisseur.

Un projet mené en partenariat avec Naval group dans le cadre du laboratoire commun Gustave Zédé.

Projet « FRAPAN » (DGA)

Fatigue d’un propulseur marin obtenu par fabrication additive.

Projet ANR France Energies Marines « PolyaMoor »

Ce projet mené avec Ifremer porte sur les lignes d’ancrage en polyamide souple et durable pour les énergies marines renouvelables.

Thèses CIFRE avec SAFRAN

Investigation thermomécanique pour le dimensionnement en fatigue des composites tissés 3D pour les applications aéronautiques ; détermination rapide des propriétés en fatigue à grand nombre de cycles (à partir d’essais d’auto-échauffement sous sollicitations cycliques) d’alliages métalliques pour des turboréacteurs aéronautiques.

Thèses CIFRE avec Vibracoustic

Les investigations thermomécaniques pour le dimensionnement en fatigue concernent des pièces conçues dans différents matériaux (en mousse polyutéthane ou thermoplastiques renforcées de fibres de verre).
 

contact

Sylvain Calloch
Enseignant-chercheur
Titulaire de la chaire ANR "Self Heating"
Institut de recherche Dupuy de Lôme (IRDL, UMR CNRS 6027)
+33 (0)2 98 34 87 23

PTR3 Structures, fluides et interactions

Les recherches menées au sein de l'Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL, UMR CNRS 6027) portent sur les interactions fluide-structure, le comportement dynamique des matériaux et des structures et la détonique. les applications concernent l'architecture navale, les énergies marines, la défense, l'aérospatial ainsi que l'automobile et les procédés de fabrication.

Axes de recherche au sein du laboratoire IRDL

  • Hydrodynamique navale et étude de la réponse de structures en interaction avec des fluides
  • Caractérisation et modélisation de la réponse de matériaux et structures, métalliques et composites sous sollicitations dynamiques.
  • Études et modélisation des phénomènes d'impacts et d'explosions en milieux complexes. 

Compétences

  • Impacts hydrodynamiques, approche expérimentale et modélisation
  • Méthodes numériques avec grand nombre de variables, prédiction des instabilités et suivi de branches bifurquées (faible nombre de Reynolds)
  • Développement de modèles de comportement pour décrire la réponse statique (mise en forme) et dynamique de milieux continus complexes
  • Mise en évidence expérimentale des comportements transitoires spécifiques
  • Mesurer en dynamique des champs de variables d’état
  • Disposer de modèles et d’outils de simulation suffisamment robustes pour traiter l’ensemble des couplages tout en limitant les temps de calcul

Mots clés

Modélisation, simulation numérique, mécanique expérimentale, matériaux et structures, dynamique/chocs/impacts, interactions fluide structure.

Exemples de programmes de recherche impliquant l'ENSTA Bretagne
COBADI : Conception d’un Outil de dimensionnement de BArrière DIphasique contre les effets des explosions

Les engins explosifs constituent une menace importante pour les biens et les personnes. L’explosion engendre d’importants effets thermiques, une onde de souffle, et la mise en mouvements de fragments à des vitesses initiales de l’ordre de 2000 m/s. 

Afin de se prémunir de ces effets, la solution consiste à interposer une barrière physique entre la charge et ses cibles potentielles. Les mousses liquides (dispersion d’une phase liquide au sein d’une phase gazeuse) représentent d’excellents matériaux pour atténuer les ondes sonores, les ondes de souffles, et pour décélérer des projectiles. 

L’objectif principal du projet COBADI est le dimensionnement simple et rapide in situ d’une barrière de protection diphasique en fonction des paramètres de la menace (propriétés de l’onde de souffle et des fragments hypervéloces) et de la mousse liquide. L’étude vise à constituer une base de données expérimentales conséquente pour décrire le comportement des mousses sur une large gamme de paramètres et être ainsi capables de concevoir une mousse optimisée pour une menace ciblée.
 

STADINAV

Analyse probabiliste du roulis non linéaire des navires soumis à une houle irrégulière.

Ce projet a pour but de développer de nouvelles méthodes pour prédire le risque de chavirement des navires. 

[Financement AID, en collaboration avec l’Ecole navale]

PROBALCAV : PROtection BAListique CAVitante

Le projet « PROBALCAV » (PROtection BAListique CAVitante) d’intérêt dual, civil et militaire, vise à créer un concept innovant de protection contre les projectiles, basé sur la cavitation sous choc.

[Financement ANR ASTRID Maturation]

DIMPACT

Dimensionnement d’éoliennes flottantes prenant en compte les impacts et le déferlement de vagues.

[Financement ANR / France Energies Marines] 

OPTIFOIL

Optimisation paramétrique des foils ; application à la voile Olympique

[Financement Instituts Carnot ARTS et MERS, avec l’Ecole navale et Ifremer] 

TRIBAL

Protection composite transparent

[Financement ANR ASTRID]

SUSTAINED21

Survivability of Structure Against Energy deposition

[Financement ANR ASTRID]

MAPSEA

MAtériaux de Protection contre les effets de Souffle

[Financement ANR]

dont 11 doctorants.
10 articles dans des revues de rang A référencées dans le Web of Science

Chiffres clés 2021.

contact

Michel Arrigoni
Enseignant-chercheur en détonique
Equipe "Structures, fluides et interactions", laboratoire IRDL (UMR CNRS 6027)
+33(0)2 98 34 89 78