Comment l’instabilité du flottement impose une limite à la réduction de traînée par la reconfiguration

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Les arbres et les plantes se plient et se déforment sous le vent, on dit qu’ils se reconfigurent. Cette reconfiguration élastique permet une réduction de la traînée. Cependant, un drapeau battant au vent est un bon exemple du fait que la flexibilité peut conduire à des vibrations induites par l’écoulement avec les charges dynamiques qui l’accompagnent.
Dans son nouvel article, Maryam Boukor étudie la flexibilité idéale qui permet le meilleur compromis entre la réduction de la traînée et l’instabilité du flottement. L’ouvrage est le fruit d’un travail collaboratif avec Augustin Choimet et mon collègue Éric Laurendeau
Regardez la vidéo récapitulative de 2 minutes ci-dessous et lisez l’article complet dans Physics of Fluids.

Nos travaux à Découverte!

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Les travaux de thèse de Shibo Zou portant sur l’impression 3D assistée par instabilité d’un composite résistant aux impacts ont été le sujet d’un reportage de Découverte à Radio-Canada le 21 mars 2021. Voyez le reportage sur Youtube ci-haut.
Lisez l’article complet ici dans Cell Reports Physical Science, c’est gratuit ! (open access) https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2020.100240

Amortisseur non-linéaire pour vibrations induites par écoulement

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Michael Selwanis, étudiant PhD à Polytechnique Montréal, a inventé un mécanisme simple pour contrecarrer le phénomène de galop qui peut faire vibrer les gratte-ciel : une bille roule dans un roulement et dissipe l’énergie d’un prisme sujet au vent dans la soufflerie.

Visionnez le résumé vidéo de 3min ici :

Lisez son article dans le Journal of Fluids and Structures :

https://authors.elsevier.com/a/1c3rU3AMrT6ZlD

Composite transparent inspiré de la toile d’araignée pour absorber un impact!

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Le dernier papier de Shibo Zou, étudiant au doctorat, est publié dans Cell Reports Physical Science!
In it, Shibo shows how a fluid-mechanical instability can be used to microstructure fibres with a 3D printers, and how when printed with polycarbonate, these fibers can be embedded in a transparent impact-absorbing composite. Because the fibers loop and fuse onto themselves while printing, they require a lot of energy to break Check out a 1min39s video summary of this work below.

Catch the full paper here, it’s free ! (open access) https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2020.100240

Mise en forme par grenaillage de panneaux d’aile d’avion via l’I.A.

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Mise en forme manuelle d’un panneau d’aile d’avion par grenaillage. Credit Skiesmag. https://www.skiesmag.com/news/aero-montreal-help-smes-bridge-digital-divide/

Comment est-ce qu’un opérateur doit grenailler une tôle d’aluminium le former en panneau d’aile d’avion? Wassime Siguerdidjane, étudiant PhD supervisé par Farbod Khameneifar, a entraîné un réseau de neurones avec des simulations éléments finis pour trouver!

Wassime a développé un générateur de trajectoires de grenaillage aléatoires mais réalistes. Ces 60 000 modèles ont été résolus par la méthode des éléments finis, formant des ensembles de données d’apprentissage, de validation et de test. La clé pour résoudre ces 60 000 cas par éléments finis est de les traiter comme des problèmes de bi-couches. L’effet du grenaillage sur le panneau d’aluminium est d’en étirer localement la couche supérieure, et ainsi d’induire une courbure du panneau.

Modèle bi-couches: (a) une plaque plane de métal; (b) est impactée par des grenailles, qui; (c) induisent localement une expansion de la couche de surface; (d) donnant lieur à la courbure du panneau.

Une fois entraîné de cette manière, le réseau de neurones peut prédire avec précision le motif de grenaillage qui conduira à la forme 3D souhaitée pour le panneau. Cela fonctionne même pour les cas très géométriquement non linéaires où la plaque est fortement courbée.

Apprenez-en plus sur Manufacturing Letters:
doi.org/10.1016/j.mfgl…
Preprint disponible ici:
arxiv.org/abs/2008.08049
Avec le financement du @FRQ_NT et d’Aerosphère Inc.

Vibrations d’une roue de turbine Francis de haute chute

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La roue d’une turbine hydraulique Francis de haute chute est aplatie et possède des modes de vibrations comme ceux d’un disque. Lorsque la roue tourne dans l’eau, les ondes vibratoires se propageant dans le sens de la rotation et contre la rotation interagissent différemment avec l’eau. Il y a donc dédoublement des fréquences naturelles. Cela implique que le designer de la turbine doit redoubler d’ardeur pour identifier ces fréquences et s’assurer qu’aucun phénomène de résonance ne se produira sur la turbine en opération.
Cette tâche est maintenant (légèrement) simplifiée par le nouveau modèle analytique développé par Max Louyot dans le cadre de sa maîtrise en partenariat avec Andritz Hydro Canada, publié dans le Journal of Fluids and Structures.

Revue des IFS sur les plantes

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Mon article de revue sur la Mécanique d’une plante sujette à un écoulement de fluide est parue dans le Journal of Experimental Botany. Cette revue couvre la statique et la dynamique des interactions plante-fluide, par exemple, la reconfiguration statique d’une plante déformée par le vent ou un courant d’eau, ainsi que ses oscillations et vibrations dynamiques. Il couvre les mécanismes en jeu dans les plantes terrestres ainsi que les plantes aquatiques et les algues. Les implications biologiques sont mises en évidence et des idées de pistes de recherche futures sont suggérées.

Preprint disponible sur researchgate et arXiv.

Notre travail dans le Top-10 des découvertes de 2018 selon Québec Science!

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Les travaux de doctorat de Sampada Bodkhe sur l’impression 3D de capteurs piezo-électriques ont été sélectionnés par le magazine Québec Science dans son Top-10 des découvertes de l’année 2018! La percée permet l’impression 3D à la température ambiante d’un capteur de déformation et de ses électrodes en une seule étape. Nous démontrons comment cela peut servir à fabriquer des vêtements intelligents mesurant la respiration ou les mouvements. Nous démontrons aussi comment on peut imprimer des capteurs embarqués sur une aile de drône miniature permettant de faire le monitoring en temps réel de ses vibrations.

Visitez le site de Québec Science pour voter pour son invention afin d’en faire la découverte de 2018 au Québec!

Des capteurs de mouvement imprimés en 3D