HDR – Claudia Cogné : Apport de la modélisation aux procédés d’élaboration de matériaux solides hétérogènes

Claudia COGNE défendra son HDR le Mardi 10 Avril 2018 à 14H, Amphithéâtre de la BU Sciences, sur
« Apport de la modélisation aux procédés d’élaboration de matériaux solides hétérogènes »

Composé de :

Michel HAVET Professeur (ONIRIS, Nantes) Rapporteur
Hervé MUHR Directeur de Recherche (ENSIC, Nancy) Rapporteur
Khashayar SALEH Professeur (UTC, Compiègne) Rapporteur
Jocelyn BONJOUR Professeur (INSA, Lyon)
Mohamed GUESSASMA Professeur (UPJV, Saint-Quentin)
Jean-Louis LANOISELLE Professeur (UBS, Pontivy)
Denis MANGIN Professeur (UCBL, Lyon)
Roman PECZALSKI Professeur (UCBL, Lyon)

Résumé
Mes activités de recherche sont divisées en deux axes : (i) les procédés de congélation et (ii) les milieux particulaires.
I. Les Procédés de congélation
Etudier la cristallisation de l’eau de façon théorique et pratique permet de corréler les paramètres opératoires du procédé à la taille et à la morphologie des cristaux. Cette démarche est particulièrement utile pour l’intensification de procédés, l’extrapolation de procédés, ou la maîtrise des propriétés d’usage des produits formés. La synthèse de mes travaux peut se découper en deux grandes parties qui reflètent les deux mécanismes de la cristallisation :
(a) les travaux traitant de la mise en œuvre de la congélation pour différents types de produits (agro-alimentaires, pharmaceutiques, effluents industriels). Dans cette catégorie, différents procédés de congélation (congélation convective, congélation sous vide, congélation sur paroi froide) sont optimisés en vue de maîtriser la qualité finale du produit et/ou accélérer les cinétiques de congélation.
(b) les travaux traitant du déclenchement de la nucléation des cristaux. Les bénéfices apportés par les nouvelles technologies telles que les ultrasons, par l’intensification de procédé, ou l’optimisation de phases ont été abordés.
Bien que les problématiques soulevées par ces sujets soient différentes, dues à des domaines d’applications divers (agro-alimentaire, génie pharmaceutique, cosmétologique ou environnement), la démarche globale développée est restée la même. Elle consiste en trois étapes :
1. Caractérisation des propriétés du produit à congeler afin de connaître les limites du procédé et d’alimenter au mieux les modèles numériques. Des dispositifs expérimentaux ont été développés afin de déterminer les propriétés thermophysiques du produit étudié et les conditions d’équilibre liquide-solide. La complexité de certaines configurations (notamment les hautes pressions et les hautes températures générées par les ultrasons) n’a pas toujours permis de mesurer expérimentalement ces grandeurs ; le cas échéant, elles sont issues de la bibliographie et utilisées sans validation expérimentale.
2. Modélisation des cinétiques de cristallisation afin de maîtriser finement la conduite du procédé et de sécuriser le changement d’échelle. Cette étape repose sur l’analyse des différents phénomènes mis en jeu, leur mise en équation et la résolution du système. Les modèles développés sont ensuite validés pour certaines configurations à partir de valeurs expérimentales et/ou de données issues de la bibliographie. Enfin, l’étude paramétrique du modèle permet de définir les facteurs influents du procédé et de déterminer des tendances d’évolution.
3. Observation de la structure du produit fini afin de corréler les paramètres procédé à la qualité finale du produit. La taille cristalline et la morphologie des cristaux confèrent au produit final ses futures qualités d’usage. L’analyse microscopique des produits congelés permet donc de déterminer les paramètres influents et d’étudier les mécanismes de croissance de la glace.

II. Les milieux particulaires
Dans le domaine des matériaux granulaires, mon activité s’est centrée sur la modélisation de matériaux fonctionnels et du comportement thermo-mécanique des milieux particulaires. Ce travail suppose la détermination des caractéristiques intrinsèques des produits élaborés mais aussi leur comportement sous sollicitations externes. Dans cette partie, je me suis focalisée sur les travaux numériques en utilisant des codes de calcul « maison ». Les données expérimentales, étape importante pour la validation des modèles, ont été fournies par les diverses collaborations ou des données bibliographiques.
(a) Comportement thermo-mécanique des milieux particulaires
L’approche des milieux discrets basée sur le caractère discontinu des systèmes multi-corps permet de mieux comprendre les phénomènes activés à l’échelle du grain et d’approcher la nature de l’interface de contact et son évolution au cours du temps. La thèse de V.D. Nguyen soutenue en 2009 s’est focalisée sur le comportement thermique de l’interface de contact soumise au cisaillement dynamique pour simuler l’échauffement de machines-outils. Ce travail sur l’introduction des transferts thermiques dans le code MULTICOR a conduit à une autre application concernant l’étude des écoulements et des phénomènes thermiques générés par frottement lors de la vidange de silos.
(b) Modélisation de matériaux fonctionnels
Concernant l’étude de matériaux fonctionnels à structure complexe, la forte anisotropie des matériaux générés n’a pas permis d’utiliser un des nombreux modèles analytiques de conductivité thermique issus de la littérature. Une modélisation tri-dimensionnelle tenant compte des répartitions et des interconnexions entre phases a donc été développée. Grâce à la méthode des éléments discrets, le modèle développé représente au plus près la géométrie complexe du milieu, en simulant un empilement aléatoire de billes sous contraintes. L’outil développé permet d’aider les élaborateurs dans le choix et le dimensionnement (taux, taille, forme, interconnexion, …) des phases en présence.

Séminaire de Jérome Bastien

Jérome Bastien, MCU du Laboratoire Interuniversitaire de Biologie de la Motricité (LIBM), Université Lyon I, donnera un séminaire en Salle Bordet, Jeudi 26/04/2018, 14:00

Titre : Frottement, Identification en Biomécanique et circuits de trains.

Résumé : J’ai travaillé sur la modélisation de lois de frottement sur systèmes dynamique à nombres finis de degrés (résultats théoriques d’existences et d’unicité et de convergence de schémas numériques). Ces modèles ont, entres autres, servi à modéliser des systèmes réels (tendeur de courroie de moteur ou véhicules roulant). Depuis une dizaine d’année, je m’intéresse à la modélisation du mouvement au sein du CRIS, devenu LIBM. A partir de données expérimentales, des procédures d’identification de paramètres biomécaniques ont été mises au point dans le cas certains mouvement simples.

Récemment, la description analytique complète de l’espace de travail plan (zone du plan que peut atteindre l’extrémité distale du membre supérieur d’un humain par exemple) a été proposée, de façon purement géométrique, sans aucun calcul symbolique, comme c’est habituellement fait.

Parallèlement, un brevet a été dépose en 2012, sur des circuits de train miniatures. Outre des résultats théoriques de dénombrement, ressemblant curieusement à la notion de polygones auto-évitant, une utilisation didactique et géométrique par ce jeu est en cours d’exploitation pour des élèves du secondaire.

J’exposerai l’ensemble de ces travaux à partir de la présentation, simplifiée et réactualisée, de mon HDR (2013), disponible sur http://utbmjb.chez-alice.fr/recherche/articles_provisoires/HDRtranspa_Jbastien.zip

BARCamp à la BU Santé

Venez assister le jeudi 25 janvier à 12h30 dans le hall de la la BU Santé Rockefeller au premier BARCamp de l’année !

Deux doctorants vous transmettront leur passion pour la recherche,

  • Annick Roul en présentant les résultats de ses expérimentations sur l’exposition chimique cutanée
  • et

  • Behnam Khadem (LAGEP) en vous expliquant en anglais, ses travaux sur Design, scale-up and optimization of double emulsion processes et ses applications dans l’industrie pharmaceutique, cosmétique et alimentaire.
  • En espérant vous y croiser !

    10 ans CARNOT : MA RECHERCHE PARTENARIALE EN 180s

    MA RECHERCHE PARTENARIALE EN 180s permet aux chercheurs de l’institut Carnot Ingénierie@Lyon de présenter
    leur expérience de recherche partenariale avec une PME ayant aboutie à un objet innovant.
    Infos complètes
    INVITATION

    1er prix : une valeur de 50 000€ soit le financement d’un post-doc pendant un an
    Clôture : le 16 janvier 2018
    INFORMATION ET CANDIDATURE À ENVOYER À : communication@ingenierie-at-lyon.org
    04 72 29 15 69

    Séminaire : Eduardo Schultz, doctorant à l’université RWTH/Aachen

    Eduardo Schultz, doctorant à l’université RWTH/Aachen sous la direction de Pr Alexander Mitsos, est en visite au LAGEP pour un mois, et il donnera un séminaire le vendredi 27 Octobre à 14h, salle Jacques Bordet.

    Title: Dynamic optimization with inequality path constraints

    Dynamic optimization with inequality path constraints is present in several engineering problems, where the models are usually described by a system of ODEs, DAEs or PDEs. These problems are infinite problems with infinite degrees of freedom and infinite constraints, since the optimization is performed over the independent variables domain. Most of the methods available in the literature to solve dynamic optimization problems do not guarantee the satisfaction of constraints over the entire domain. Two algorithms are presented in order to solve dynamic optimization problems which guarantee satisfaction of path constraints. The first algorithm is applied to systems described by PDEs, based on an adaptavie restriction and relaxation of the path constraint, extending the algorithm developed by Fu et al., 20151. The second one is a new algorithm based on Taylor approximation of the path constraint, that can be applied to ODEs and DAEs. Both algorithms are ilustrated by a case study composed by a PFR reactor where the objective is to maximize the concentration of product leaving the reactor, controlling the temperature in the jacket and without violating the maximum temperature inside the reactor.
    1Fu J et al., 2015, Local optimization of dynamic programs with guaranteed satisfaction of path constraints, AUTOMATICA, Vol: 62, Pages: 184-192.

    « Du Doctorat à l’emploi »

    L’Université de Lyon propose à la rubrique Doctorat, la mise en place d’un nouveau dispositif initié par le service des Études doctorales de l’Université de Lyon, avec l’expertise d’OPE (Objectif Pour l’Emploi), « Du Doctorat à l’emploi ».

    Il se présente sous la forme d’un programme de six mois animé par des experts, pour un accompagnement des docteurs adapté à la recherche d’un emploi pérenne hors secteur académique. Ce parcours est basé sur une dynamique collective menée par des formateur·trices professionnel·les, et associée à un accompagnement personnalisé et adapté à leur profil.

    Le programme du dispositif, avec les contacts à prendre se trouve sur

    http://www.universite-lyon.fr/doctorat/l-universite-de-lyon-lance-un-nouveau-dispositif-du-doctorat-a-l-emploi–353353.kjsp?RH=PHD

    et une Note de présentation ED-OPE 07-2017-1

    Journées du LAGEP : 22 et 23 Juin 2017

    Ces journées scientifiques sont un rendez-vous annuel incontournable au niveau du laboratoire. Elles sont l’occasion pour les doctorants de présenter leurs travaux de recherche (présentations orales et sessions posters) à l’ensemble du personnel du laboratoire et ses partenaires académiques et industriels. Elles auront lieu le 22 et 23 Juin 2017 au Petit-Amphi de CPE Lyon. Évènement à ne pas rater !

    Programme scientifique ICI
    Contacts :

      Isabelle Pitault (pitault@lagep.univ-lyon1.fr)
      Noureddine Lebaz (noureddine.lebaz@univ-lyon1.fr)

    Le LAGEP est membre de l’institut Carnot depuis 2011.

    Concours Logo LAGEP

    Bonjour à tous,

    Le mois dernier nous avons proposé à nos doctorants et post-doctorants de remasteurisé le logo du LAGEP.
    Océane nous fait la proposition suivante :

    Alors si vous aimez, votez pour!

    Merci à Océane!

    Séminaire : Questions autour du contrôle et de l’optimisation des effets du champ de cavitation ultrasonore

    Ce jeudi 23 mars à 14h00 en salle Bordet Stéphane Labouret a gentiment accepté de donner une présentation dont le titre est :
    « Questions autour du contrôle et de l’optimisation des effets du champ de cavitation ultrasonore »

    Codegepra : Prix de thèse de génie des procédés soutenue en 2015 dans le domaine du génie des procédés