Construction d'un jumeau numérique immersif
d'une structure mécanique

Application à une maquette d'aile

PROPOSITION DE SUJET DE STAGE DE MASTER/INGENIEUR
FEVRIER 2022 – SEPTEMBRE 2022

Sujet :

Les techniques de rendus immersives permettent actuellement d'envisager des mises en situations réalistes d'apprenants dans des environnements de travaux pratiques, soit impossibles à mettre en place réellement (par exemple un avion en grandeur réelle), soit à distance (par exemple un apprenant éloigné du lieu d'enseignement). Afin que cela soit bénéfique pour l'apprenant, il faut que, non seulement le rendu visuel et interactif soit réaliste, mais aussi, que la physique des objets manipulés le soit également. Ce dernier point est actuellement un verrou, notamment quand il s'agit de rendre compte en temps réel d'un comportement mécanique non-linéaire.

Dans le cadre du projet ANR Jumeau d'enseignement numérique, immersif et interactif, ce stage a pour but de participer à la mise en œuvre de travaux pratiques immersifs, en se limitant dans un premier temps à une maquette d'aile au comportement linéaire que l'équipe pédagogique en ingénierie mécanique & matériaux du Conservatoire National des Arts et Métiers a construit et possède (Figure 1, gauche). Cette maquette, en tôle fine d'aluminium, est équipée de jauges de déformation qui permettent aux apprenants 1) de mettre en œuvre la chaine d'acquisition via des ponts d'extensométrie, 2) d'exploiter et d'analyser les résultats expérimentaux et enfin 3) de comparer à différents modèles, comme par exemple un modèle éléments finis 3D (Figure 1, droite)

Dans ce travail, il sera demandé de :

  • Faire une analyse bibliographique sur l'intégration du comportement numérique dans un environnement immersif ;
  • Produire les données expérimentales nécessaires à la création des travaux pratiques immersifs ;
  • Proposer des stratégies de calculs en temps réel pour fournir à l'apprenant les données mécaniques expérimentales en temps réel dans l'environnement immersif.

Le stagiaire sera en lien avec 1) les prestataires qui développent les parties "rendu immersif" et "interactions entre l'apprenant et les matériels pédagogiques" ; mais aussi avec 2) les enseignants qui portent le projet pédagogique. Il participera à l'élaboration de la boucle numérique utilisateur – jumeau immersif et devra être force de proposition.

Figure 1 : maquette d'aile de 50 cm et son modèle numérique manipulable sur tablette tactile

Poursuite en thèse :

Une poursuite en thèse au LMSSC pour la rentrée 2022 sur ce sujet est envisagée. Elle portera sur le même thème mais avec des problématiques plus ambitieuses : comportements dynamiques, non-linéaires, avion en vraie grandeur.

Profil de candidat(e) recherché :

  • Master 2/PFE (ou équivalent) en mécanique des structures avec une forte composante numérique
  • Goût prononcé pour les méthodes numériques et leur implémentation

Encadrement :

Antoine Legay (PU, CNAM, LMSSC) - antoine.legay@lecnam.net
Luc Laurent (MCF, CNAM, LMSSC) - luc.laurent@lecnam.net

Lieu :

Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés
Conservatoire National des Arts et Métiers, 2 rue conté, 75003 PARIS