MASSIF

Contrairement aux fluides pour lesquels un certain nombre de modèles numériques ont été proposés, les matériaux divisés complexes tels que les milieux fibreux restent moins étudiés d'un point de vue macroscopique : il n'existe actuellement aucun modèle numérique bien accepté pour capturer la dynamique des matériaux enchevêtrés de manière prédictive.

La demande industrielle a cependant fortement augmenté ces dernières années, englobant les domaines de la cosmétologie (prédiction fine du comportement mécanique des cheveux), du divertissement virtuel (simulation des cheveux et de la fourrure pour les effets spéciaux), ou du prototypage virtuel dans l'ingénierie mécanique (enchevêtrement de câbles, matériaux composites).

   

Coordinateurs

F. Bertails-Descoubes (Inria-LJK)

P. Saramito (LJK)

B. Raffin (Inria-LIG)

Résultats

Le projet exploratoire MASSIF a donné une première impulsion décisive pour démarrer ce projet de recherche à long terme autour de la modélisation macroscopique des matériaux fibreux. En particulier, ce projet nous a donné l'opportunité unique d'engager Gilles Daviet comme doctorant (financé par Persyval de 2013 à 2016) pour poursuivre nos premières études sur le sujet. La thèse de Gilles Daviet a débuté par un état de l'art exhaustif sur les modèles existants pour les assemblages de fibres ; nous nous sommes ensuite concentrés sur un défi simplifié mais toujours d'actualité : celui de concevoir un modèle numérique pour les écoulements granulaires macroscopiques, capable de capturer les transitions stick-slip non lisses se produisant entre les grains. La loi constitutive correspondante, connue sous le nom de loi de Drucker-Prager, a généralement été régularisée par les approches précédentes, perdant ainsi certains effets émergents clés dans la dynamique de l'écoulement, tels que l'empilement stable. Le travail de thèse de Gilles Daviet a montré qu'il était non seulement possible de préserver numériquement le caractère non lisse de la loi, mais aussi de résoudre le problème en une étape qui en résulte de manière efficace en adaptant les solveurs existants pour les problèmes de contact frictionnel discret.

Ce travail pluridisciplinaire a donné lieu à deux publications dans des revues [1,2], ainsi qu'à plusieurs communications et affiches lors de diverses conférences allant de la mécanique et de la physique à l'infographie. L'ensemble du code source correspondant a été délivré librement sous licence GNU GPL. La thèse a été récompensée par le prix de thèse 2017 du GdR « Informatique Géométrique et Graphique, Réalité Virtuelle et Visualisation ».

Sélection de publications

[1] G. Daviet, F. Bertails-Descoubes, A Semi-Implicit Material Point Method for the Continuum Simulation of Granular Materials, ACM SIGGRAPH 2016.

[2] G. Daviet, F. Bertails-Descoubes, Nonsmosoth simulation of dense granular flows with pressure-dependent yield stress, JNNFM 2016.