CENTRALE LYON - Postdoctorant Projet DYVA

Contexte de recherche _____________________________________________
Présentation de l’Ecole / du département / du laboratoire

Créée en 1857, l’École Centrale de Lyon figure parmi le top 10 des écoles d'ingénieurs en France. Elle forme plus de 3 000 élèves de 50 nationalités différentes sur ses campus d'Écully et de Saint-Étienne (ENISE, école interne) : ingénieurs généralistes, ingénieurs de spécialités, masters et doctorants. Avec le Groupe des Écoles Centrale, elle dispose de 3 implantations à l’international. La formation dispensée bénéficie de l’excellence de la recherche des 6 laboratoires labellisés CNRS présents sur ses campus, des 2 laboratoires à l’international, des 6 réseaux de recherche internationaux et des 10 laboratoires communs avec des entreprises. Sa recherche d’excellence et son enseignement de très haut niveau lui permettent de nouer des accords de doubles diplômes avec des universités prestigieuses et des partenariats de pointe avec de nombreuses entreprises. Autour des thématiques de sobriété, d’énergie, d’environnement et de décarbonation, Centrale Lyon entend répondre aux problématiques des acteurs socio-économiques sur les grandes transitions.

Dans ce contexte la chaire industrielle DyVA cofinancée par l’ANR et le groupe SAFRAN, a pour objectif de répondre aux enjeux environnementaux concernant le secteur de l’aéronautique impliquant une réduction drastique de ses émissions de CO2 à moyen et long terme avec un objectif de bas carbone en 2035 et de neutralité à l’échéance de 2050. Ainsi sur des programmes technologiques comme le RISE, lancé par SAFRAN, il sera nécessaire d’être en capacité d’analyser avec précision les nouveaux points de fonctionnement obtenus et leurs impacts sur la dynamique du moteur et la durée de vie. En effet, ce projet adresse un grand nombre de technologies en rupture vis-à-vis des architectures conventionnelles telles qu’un open-fan, un open-OGV et une turbine et un booster rapides.

Le projet DyVA s’inscrit donc pleinement dans ce contexte et ambitionne d’élaborer les outils numériques avancés à même de répondre à l’enjeu de prédiction vibratoire des nouvelles motorisations aéronautiques. Les développements envisagés se concentreront sur la simulation et la modélisation du comportement dynamique non-linéaire et des incertitudes afin d’offrir une connaissance approfondie de la dynamique sous-jacente du système et d’en maîtriser la physique, la simulation et l’ensemble des différents points de fonctionnement possibles. Ces résultats seront mis en corrélation avec des essais expérimentaux fournissant ainsi des mesures souvent peu présentes dans la littérature bien qu’indispensables pour une bonne compréhension de la physique.

Présentation de la ou les thématiques :

Le projet DYVA propose plusieurs axes de recherche dont l’identification expérimentale de systèmes non-linéaire mais aussi la simulation de l’instabilité de flottement (couplage fluide structure) par voie de contrôle actif.

Dans un cadre linéaire, les systèmes mécaniques présentent une unique solution pour un chargement donné. De plus leurs fréquences de résonance sont indépendantes du niveau d’excitation appliqué sur le système. Ces propriétés ne sont plus vérifiées dans le cadre non-linéaire (lors de grandes déformations, ou de frottement par exemple). En effet, plusieurs solutions stables peuvent co-exister et des branches de solutions instables peuvent apparaître. Les fréquences de résonances suivent une loi complexe, fonction du niveau d’énergie du système. L’identification expérimentale de ces structures devient donc complexe : appliquer des chargements successifs avec amplitude croissante est une possibilité robuste de caractérisation mais qui est chronophage. De récentes méthodes proposent de faire un suivi des fréquences de résonance à travers des lois de contrôle. Bien que plus rapides pour faire de l’identification, des verrous scientifiques empêchent l’utilisation de ces approches à des structures industrielles.

Réaliser expérimentalement des instabilités aéromécaniques sur des roues aubagées peut s’avérer extrêmement complexe : rotation du système mécanique, ingestion d’un flux d’air etc. Néanmoins, la modélisation du phénomène est un sujet qui est bien maitrisé. Il a pu être montré que le couplage aérodynamique consiste en la modification de la matrice de raideur et la matrice d’amortissement du système mécanique. Pour des valeurs spécifiques d’amortissement, les instabilités peuvent survenir. L’idée de ce projet est s’affranchir expérimentalement de l’ingestion du flux d’air mais de remplacer cette excitation à travers une loi de contrôle et des patchs piézoélectriques. Le flottement est alors crée numériquement et donc à moindre coût.

Description de la ou les missions / les activités

Ces deux thèmes de recherche nécessite de développer des modules pour appliquer des lois de contrôle à des systèmes mécaniques.

Une première phase du travail consistera  à implémenter la méthode de continuation expérimentale « Phase-Locked-Loop » (PLL) pour évaluer les modes non-linéaires des structures mécaniques. L’approche sera appliquée sur divers exemples avec une difficulté graduelle. Dans un premier temps, des exemples connus de la littérature (poutre bi-encastré ou poutre encastrée-libre avec non-linéarité cubique numérique) seront traités. La méthode sera ensuite adaptée pour traiter de structures avec une densité modale riche.

La méthodologie développée et les compétences acquises permettront ensuite d’aborder la problématique du flottement et de son implémentation en loi de contrôle.

Pour les deux phases du projet, une modélisation numérique des systèmes mécaniques d’intérêt devra être mise en place pour s’assurer de l’adaptabilité des lois imposées par la PLL ou par le flottement. Une fois validé, le déploiement de ces approches se fera alors sur bancs expérimentaux avec un contrôleur en temps réel (Speedgoat).

[1]       D. Laxalde, C. Gibert, et F. Thouverez, « Experimental and Numerical Investigations of Friction Rings Damping of Blisks », présenté à ASME Turbo Expo 2008: Power for Land, Sea, and Air, American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, août 2009, p. 469‑479.

[2]       F. Müller et al., « Comparison Between Control-Based Continuation and Phase-Locked Loop Methods for the Identification of Backbone Curves and Nonlinear Frequency Responses », in Nonlinear Structures & Systems, Volume 1, G. Kerschen, M. R. W. Brake, et L. Renson, Éd., in Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series. Cham: Springer International Publishing, 2021, p. 75‑78.

[3]       G. Abeloos et al., « A consistency analysis of phase-locked-loop testing and control-based continuation for a geometrically nonlinear frictional system », Mech. Syst. Signal Process., vol. 170, p. 108820, mai 2022,

Profil recherché / Compétences attendues________________________________

Diplômes : Thèse en sciences

Expérience : : 3-5 ans

Connaissances requises Connaissances en dynamique vibratoires, mathématiques appliquées

Compétences opérationnelles Matlab, Simulink, Python, Latex est un plus

Compétences comportementales anglais/français, travail d’équipe, communication, autonomie

Contexte de travail / Environnement de travail_______________________________

Le doctorant travaillera dans les locaux de l’Ecole Centrale de Lyon. Il intégrera l’équipe DySCo

Processus de recrutement_______________________________

Le processus de recrutement se déroule en deux étapes, supervisé par une commission de recrutement, en conformité avec la politique OTMR de Centrale Lyon.

·         Étude du dossier écrit : CV + lettre de motivation et autres documents requis

·         Entretien de sélection : en présentiel ou en visioconférence

Calendrier du recrutement :  10/2025-11/2025

Critères de sélection : Motivation, connaissances dans le domaine

CDD : 1 an