Untitled - ENSTA Bretagne

À mi-chemin du contrat pluriannuel signé avec l’État en 2007, l’ENSIETA est déjà en passe d’atteindre
une grande partie des objectifs qui lui ont été assignés.
La notoriété de l’école s’affirme un peu plus chaque année parmi les élèves des classes préparatoires aux
grandes écoles ; l’école fait désormais partie de leurs premiers choix au concours commun polytechnique. Cela résulte d’une politique dynamique qui a permis à l’école de dispenser un enseignement de
haut niveau scientifique tout en assurant à ses élèves une parfaite adaptation au monde de l’entreprise,
adéquation reconnue et appréciée par nos partenaires industriels.
La réforme pédagogique du cycle ENSI engagée depuis l’automne 2008 permettra encore de renforcer
cet aspect en facilitant le développement par les élèves de leur propre projet professionnel à travers les
choix d’unités de valeurs qu’ils pourront faire en fonction de leurs centres d’intérêts. En parallèle, de
nouvelles formations ont été créées ou sont en cours de création : option ingénierie et gestion des organisations, mastères spécialisés en ingénierie navale ou en systèmes complexes en partenariat avec l’industrie.
La recherche est désormais un élément fondamental de la marque de l’école. A travers le lien formation
recherche pour nos élèves dont plus de 15 % poursuivent désormais en thèse au sein de l’école ou dans
d’autres laboratoires prestigieux et à travers leur implication dans les réseaux nationaux et internationaux de recherche, les laboratoires de l’ENSIETA ont atteint un niveau d’excellence remarquable. Par
l’encadrement de 43 thésards internes fin 2008, ils constituent en Bretagne, pour ses réseaux académiques et ses pôles de compétitivité dans lesquels ils sont très largement impliqués, un centre de recherche extrêmement important. Une chaire internationale, financée par le GIS Europôle mer dans le domaine de l’acoustique et des observatoires sous-marins doit être implantée à l’ENSIETA.
Ses liens avec les partenaires industriels sont renforcés. Un représentant d’Alstom transport est entré au
conseil d’administration de l’école, des accords de partenariat ont été signés avec SAIPEM, Alten et
GIST, les liens avec DCNS ont été redynamisés et la coopération avec Thales continue à croitre, en particulier dans le domaine de la recherche.
L’internationalisation se développe à un bon rythme ; 63 % des élèves ont désormais acquis une expérience internationale d’une durée moyenne de 6 mois. En 2008-2009, l’école accueille 16 % d’étudiants
étrangers et 40 % de ses thésards sont étrangers. Un plan d’action international doit permettre de renforcer la présence d’étudiants étrangers sur le campus et de généraliser pour tous les élèves de l’ENSIETA une expérience internationale. L’école entend ainsi s’ouvrir encore d’avantage à l’Europe et au monde
de l’entreprise.
L’ENSIETA poursuit ainsi la mission qui lui a été confiée de former des ingénieurs de haut niveau pour le
ministère de la défense et pour l’industrie.
En renforçant ses acquis et en maintenant la dynamique dans laquelle s’inscrit son action depuis plusieurs années elle pourra constituer dans l’avenir un centre d’excellence en termes de recherche et de
formation d’ingénieur dans les domaines que lui fixe sa tutelle.
Francis Jouanjean
Directeur de l’ENSIETA
Philippe Bensussan
Président du conseil d’administration
de l’ENSIETA
1
Editorial
FAITS MARQUANTS
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
Renforcement du niveau d’excellence des formations
Recherche et développement technologique
Ouverture de l’ENSIETA à l’international
Renforcement des liens de l’ENSIETA avec l’industrie et la DGA
Infrastructures et mode de fonctionnement
Actions de notoriété
PRESENTATION GENERALE
I.
II.
III.
IV.
V.
123
Services Techniques
Service Informatique
Médiathèque
Qualité-Contrôle de gestion
RESSOURCES
I.
II.
109
Direction du développement et des relations extérieures
Stages élèves et formation continue
Relations entreprises et apprentissage
Relations internationales et masters
Communication
SERVICES DE SOUTIEN
I.
II.
III.
IV.
35
Développement de la recherche
Principaux faits de l’année 2008
Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes (LBMS)
Laboratoire Extraction et Exploitation de l’Information en Environnements Incertains (E3I2)
Laboratoire Développement Technologies Nouvelles (DTN)
Laboratoire Sciences Humaines pour l’Ingénieur (SHI)
RELATIONS EXTERIEURES
I.
II.
III.
IV.
V.
21
Formation initiale d’ingénieurs (cycle ENSI)
Formation d’ingénieurs par alternance (cycle FIPA)
Habilitation par la CTI
RECHERCHE
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
11
Généralités
Historique
Conseil d’administration
Fonctionnement
Organisation
FORMATION
I.
II.
III.
5
141
Secrétariat général
Agence comptable
ANNEXES (voir fascicule joint)
3
L’année 2008 a confirmé dans de nombreux domaines la dynamique globale de l’ENSIETA dont l’action
s’est développée autour des cinq axes stratégiques définis par le contrat d’objectifs et de moyens 2007 2011 :
- renforcement du niveau d’excellence des formations ;
- développement des activités de recherche et de développement technologique et insertion complète
dans les réseaux nationaux et internationaux ;
- renforcement les liens de l’ENSIETA avec l’industrie et la DGA ;
- poursuite de l’ouverture de l’ENSIETA à l’international ;
- adaptation des infrastructures et des modes de fonctionnement à l’évolution des activités.
L’école a connu un changement de président du conseil d’administration avec la nomination de Philippe
Bensussan en remplacement de Didier Brugère qui a occupé ce poste entre 2003 et mai 2008. Celui-ci a
largement favorisé le développement de l’école et beaucoup œuvré pour sa notoriété.
Il convient aussi de noter la venue à l’école à l’automne 2008 de Bernard Charlès, directeur général de
Dassault Systèmes, qui a accepté de parrainer la promotion 2010.
Enfin l’école a passé avec succès en mai 2008 l’audit de confirmation de son accréditation ISO 90012000 pour l’ensemble de ses activités formation, recherche et soutien.
I. RENFORCEMENT DU NIVEAU D’EXCELLENCE DES FORMATIONS
A. CYCLE ENSI
L’intérêt des élèves des classes préparatoires aux grandes écoles (CPGE) pour l’ENSIETA se confirme au
fur et à mesure du développement de ses réseaux au sein des CPGE et des professeurs qui y évoluent.
Ainsi, alors que le nombre de places annoncées au concours civil était de 100 toutes options confondues,
ce sont en définitive 108 élèves qui ont intégré, le tout en conservant un rang satisfaisant pour le dernier
entré. L’attirance des élèves des classes préparatoires pour la voie militaire reste aussi très élevée et les
effectifs ont été atteints dès le premier appel. Le taux de féminisation du cycle ENSI se maintient aux
environs de 25 % ce qui est au dessus de la moyenne des écoles d’ingénieurs.
L’école a diplômé en septembre 2008 son 1000ème ingénieur civil depuis que l’école leur est ouverte. Le
taux net d’emplois mesuré six mois après la sortie des diplômés civils 2007 du cycle ENSI s’élève à près
de 98 % pour une moyenne nationale de 87%, ce qui témoigne encore du dynamisme global du marché
du travail pour les ingénieurs et de l’intérêt porté par l’industrie à nos étudiants formés ; le temps moyen
d’attente des diplômés pour signer leur premier contrat s’établit ainsi à 0,5 mois.
Dans le but de rendre totalement conforme le cycle ENSI au processus de Bologne et de favoriser le développement par les élèves d’un projet personnel, l’école a entamé un processus de réingénierie pédagogique du cycle. Cet exercice est fondé sur une analyse préalable des objectifs généraux de la formation
et du profil de compétence recherché pour l’ingénieur diplômé de l’ENSIETA de façon générale et selon
les différentes options présentes à l’école. Il doit permettre de répondre en particulier aux exigences de
la CTI en termes de volumes horaires, de semestrialisation et d’appropriation par chaque élève de son
propre projet professionnel. Cela doit conduire entre autres à la généralisation de l’organisation du cycle
en unités de valeur. La réforme du cycle ENSI doit s’appliquer à partir de la rentrée 2010 en première
année et se décliner ensuite au fur et à mesure des années.
B. NOUVELLES FORMATIONS OUVERTES OU ETUDIEES
Un mastère spécialisé Architecture des Systèmes Complexes Electroniques et Informatiques (ASCEI) a
été ouvert à la rentrée 2008 ; il accueille en particulier des étudiants recrutés dans le cadre d’un partenariat avec Thales.
Une nouvelle option Ingénierie et Gestion des Organisations (IGO) a été étudiée et doit s’ouvrir à la rentrée 2009 ; cette option, dont la dominante s’exerce autour des mathématiques appliqués et de l’informatique, permet d’acquérir des compétences en modélisation des organisations, en conception des bases de données, en systèmes d’aide à la décision et en gestion des risques.
Un mastère spécialisé « Marine Engineering » a été soumis pour accréditation à la conférence des grandes écoles. Il devrait ouvrir à la rentrée 2009 et permettre de délivrer à des étudiants de niveau bac + 5
un enseignement complet sur l’architecture navale et l’offshore. Ce mastère, dont les cours seront en
anglais, devrait toucher un nombre important d’étudiants tant français qu’étrangers. Ce master a majori7
tairement été labélisé par le pôle mer et a reçu le soutien de DCNS dans le cadre d’un partenariat de
cette société avec le ministère des affaires étrangères.
Enfin un cursus spécifique de formation en architecture navale a été étudié pour des étudiants en provenance de l’école polytechnique ou d’écoles de niveau 1.
C. CYCLE FIPA
La troisième promotion FIPA (Formation d’Ingénieurs par Alternance) a fait sa rentrée à l’école en septembre 2008. Elle comprend 25 élèves dont 4 en formation continue, volume totalement conforme aux
prévisions. La première promotion, actuellement en troisième année se répartie de façon équilibrée entre
les deux options plateformes navales et systèmes embarqués.
II. RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT TECHNOLOGIQUE
La recherche constitue dorénavant un des éléments essentiels de la visibilité de l’ENSIETA et une ouverture importante pour les élèves. Avec 43 thésards internes à l’école à la fin de l’année 2008, 8 thésards
externes suivis par des enseignants chercheurs de l’école, 10 enseignants-chercheurs habilités à diriger
des recherches, l’ENSIETA s’affirme toujours davantage comme un maillon essentiel de la recherche en
Bretagne. Deux de ses laboratoires ont été reconduits (E3I2) ou labélisées (LBMS/MSN) en tant qu’équipe d’accueil pour le contrat quadriennal 2008 – 2011. L’équipe informatique du laboratoire DTN a été
intégrée dans l’équipe d’accueil LISYC (laboratoire d’informatique et des systèmes complexes) créée entre l’UBO, l‘ENIB et l’ENSIETA.
A travers la participation de l’école à l’université européenne de Bretagne et à son conseil scientifique
l’ENSIETA valorise particulièrement la thématique sciences et techniques de la mer.
Le financement par le GIS Europôle mer d’une chaire internationale environnée qui doit être implantée à
l’ENSIETA dans le cadre de la thématique « observatoires sous-marins » montre à l’évidence le rôle central joué par les laboratoires de l’école.
Dans le cadre de la réflexion entreprise sur le projet de formation, la recherche tient en outre une place
prédominante à travers l’importance accordée dans les profils des étudiants à celui d’ingénieur docteur.
En 2008, huit thèses et une habilitation à diriger les recherches (HDR) ont été soutenues à l’école.
III. OUVERTURE DE L’ENSIETA A L’INTERNATIONAL
L’école promeut une ouverture importante vers l’international ; en 2008, 63 % de ses élèves ont acquis
une expérience internationale d’une durée significative puisque la durée moyenne des séjours s’élève à
environ 6 mois.
Un plan d’action international a été présenté au conseil d’administration ; il vise à structurer le développement international en améliorant son mode de fonctionnement, en ciblant l’ouverture internationale
vers les domaines de compétence de l’école tout en augmentant le nombre d’élèves acquérant une expérience internationale.
Ainsi, une liste de partenaires stratégiques a été définie et doit donner lieu à des actions spécifiques tant
pour assurer l’accueil de nos élèves dans des formations d’excellence validées par nos enseignants que
pour attirer des élèves étrangers à l’ENSIETA.
L’école a signé en 2008 un partenariat avec Georgiatech Atlanta qui lui permet d’envoyer des élèves soit
directement à Atlanta pour y suivre un master of science soit en passant par le campus français de Georgiatech avant de rejoindre Atlanta. Cet accord est le résultat d’envoi de nombreux étudiants à Atlanta et
prend une nouvelle dimension dans la mesure où il officialise des échanges entre laboratoires de recherche.
De même, un accord spécifique a été passé avec l’école royale militaire belge avec laquelle nous avions
déjà un accord Erasmus. Cet accord permet plus particulièrement de développer des échanges entre nos
élèves pour des périodes de substitution ou des stages dans nos laboratoires de recherche respectifs.
Enfin, les contacts avec l’Allemagne qui constitue une cible privilégiée en particulier dans le domaine de
l’automobile, ont été intensifiés.
8
IV. RENFORCEMENT DES LIENS DE L’ENSIETA AVEC L’INDUSTRIE ET LA DGA
Le nombre de contrats de recherche avec nos partenaires industriels (Airbus, Arcelor Mittal, DCNS, PSA,
Thales) sont en augmentation ainsi que les bourses de thèse CIFRE qui y sont souvent associées.
Des accords de partenariat ont été signés avec SAIPEM, ALTEN, GIST ; les liens avec DCNS ont été redynamisés et se sont concrétisés par l’introduction de l’ENSIETA dans l’accord DCNS-Ministère des affaires
étrangères pour la formation d’étudiants étrangers.
Vis-à-vis de la DGA, il convient de noter particulièrement le démarrage des travaux liés à la radio logicielle et l’implantation de la plateforme Kimono par le pôle système de systèmes.
V. INFRASTRUCTURES ET MODE DE FONCTIONNEMENT
La mise en œuvre du schéma directeur immobilier prévue au COM s’est poursuivie. La réalisation du centre de développement a débuté par la démolition des anciens bâtiments qui s’élevaient à la place du
nouveau centre ; son entrée en service est programmée mi-2010.
VI. ACTIONS DE NOTORIETE
L’école a organisé ou co-organisé un certain nombre de manifestations :
le forum Ouest Avenir dont la présidence était assuré par l’ENSIETA a regroupé 60 entreprises et
accueilli 3 000 étudiants pour un dialogue sur les métiers proposés par ces entreprises ;
l’assemblée générale de WEGEMT (Western European Graduation for Education in Maritime Technology) dont l’ENSIETA est devenue membre du comité exécutif ;
le séminaire NuTTS (Numerical Towing Tank Symposium) qui a rassemblé 38 scientifiques de
15 pays….
Sur le plan médiatique, les élèves de l’ENSIETA ont rapporté en 2008 une moisson de médailles dans les
différents concours auxquels ils ont participé :
1er prix du challenge SAIPEM talentissimo où les élèves ont trusté les 1ère et 4ième places ;
prix de l’Eco Design Award avec la bamboo car dans le cadre du Shell Eco Marathon ;
2ième prix du trophée Poséidon organisé par DCNS ;
2ième prix du concours international de robotique sous-marine SAUC-E.
9
I. GENERALITES
L'École Nationale Supérieure des Ingénieurs des Études et Techniques d'Armement est un établissement
public à caractère administratif, doté de l’autonomie administrative et financière depuis le 1er octobre
1994.
Elle est placée sous la tutelle de la Délégation Générale pour l’Armement au sein du ministère de la Défense.
Ses textes d’organisation et de fonctionnement sont fixées par le code de la Défense, par un règlement
intérieur et un règlement de scolarité.
L’ENSIETA a pour missions :
la formation d’ingénieurs civils et militaires (IETA), français ou étrangers et la formation par alternance,
l’enseignement de spécialisation (masters, docteurs) et de mise à jour des connaissances
(formations continues),
l’accueil d’officiers ou d’étudiants étrangers en qualité d’élèves ou d’auditeurs,
la conduite de travaux de recherche scientifique et technique principalement centrés sur les STIC
et la mécanique des structures.
Elle concourt par l’ensemble de ses activités avec les milieux scientifiques et professionnels nationaux ou
internationaux, à l’effort national de formation, de recherche et de développement technologique. Elle
est partenaire de nombreux réseaux.
II. HISTORIQUE
L'ENSIETA a été créée en 1971 à partir d'écoles d'ingénieurs dont les racines remontaient au siècle précédent, pour le domaine des constructions navales, et à la fin de la seconde guerre mondiale, pour le
domaine des armements terrestres. En 1986, l’école a été regroupée sur le site de Brest. Elle forme des
ingénieurs aux exigences des industries mécaniques, électronique et informatiques les plus innovantes.
Elle offre des options dédiées aux sciences et technologies de la mer (architecture navale et ingénierie
offshore, hydrographie-océanographie) à l’architecture des véhicules, aux systèmes embarqués et à la
pyrotechnie-propulsion.
L’ISAE/ENSICA à Toulouse forme, en 2ème et 3ème années d’études, les élèves IETA ayant choisi la
spécialité Constructions Aéronautiques et qui ont effectué leur formation d’officier et leur 1ère année
académique à Brest.
Le diplôme de l’ENSIETA a été reconnu par la Commission des Titres d’Ingénieurs en 1975. La dernière
habilitation, du cycle ENSI a eu lieu en novembre 2007 et porte sur une période de 6 ans.
Un nouveau cycle de formation d’ingénieurs par alternance (cycle FIPA) a été habilité par la CTI en
2006, de ce fait, trois promotions sont actuellement en formation en 2008.
Aujourd’hui, les élèves civils représentent plus des 3/4 des élèves présents dans le cycle « ENSI » et la
totalité des élèves du cycle « FIPA ».
L’ENSIETA est membre du groupe des écoles recrutant sur les concours communs polytechniques (CCP).
Les élèves militaires continuent à être recrutés sur des concours spécifiques (par filière) tant en ayant
recours à la banque de notes du CCP.
13
III. CONSEIL D’ADMINISTRATION
L’ENSIETA est administrée par un conseil d’administration normalement composé de 24 membres.
Le conseil d'administration s'est réuni à trois reprises en 2008 : les 28 mars, le 30 juin et le 24 octobre.
Au 31 décembre 2008, le conseil d’administration de l’ENSIETA était constitué comme suit :
Représentants de l’Etat
Jean-Pierre BESSIS, Chef du bureau
de la tutelle DRH/SDFOR/EICF
Personnalités qualifiées
Philippe BENSUSSAN, DG
SOFRADIR, Président du conseil
Représentants du personnel
ENSIETA
Raymond LE PRAT, enseignant
Jean Bernard PENE, DGA/DET
(ou son représentant : M. CHATENET)
Olivier FOURURE, directeur de l’ISAE
Christophe OSSWALD, ingénieurchercheur
Jean HAMIOT, inspecteur de l’armement
Pierre SOUDAN, commandant de l’Ecole Navale
Stéphane CASSEREAU, directeur de
l’Ecole des Mines de Nantes (ou son
représentant : M. LUQUIN)
Marc BERAUD CHAULET, contrôleur
financier près le ministère de la Défense
Alain MIOSSEC, recteur de l’Académie
de Rennes (ou son représentant :
M. ANDRE)
Jean-Bernard ERHARDT, Adjoint au
sous directeur de la sécurité maritime
Jean-Baptiste GILLET, directeur des
affaires financières du SGA (ou son
représentant : Mme PIFFETEAU)
Jean-Claude GERMAIN, Président du
Pôle Automobile Haut de Gamme
Dominique CAUDRON, directeur technique de ALSTOM Transport
Gérard SOLVE, directeur de DCNS
Brest
Yvette DUVAL, conseil régional de Bretagne
Arnaud MONEGIER Du SORBIER, président de la 2AE
Yann PLIHON, ingénieur-chercheur
Yvon GALLOU, assistant de laboratoire
Nicolas FLOCH, Responsable cycle IGE
Représentants des étudiants
Boris RETOUT, élève civil
Marie Alix LORIN De La GRANDMAISON, élève militaire
Vincent Le SAUX, doctorant
Membres avec voix consultative
Gilles MONNERIE, Trésorier Payeur
Général
Gilles KERMORGANT, Agent
Comptable de l’ENSIETA
Francis JOUANJEAN, directeur de l’ENSIETA
IV. FONCTIONNEMENT
L’ENSIETA est dirigée par un directeur, il est assisté d’un conseil de la formation, d’un conseil de la recherche et d’un comité de direction.
Les fonctions de directeur sont assurées par l’Ingénieur Général de l’Armement Francis JOUANJEAN depuis le 1er août 2007.
1/ Le conseil de la formation
Le conseil de la formation est l’instance supérieure de concertation sur les activités pédagogiques de
l’ENSIETA. Il est institué par le texte de référence (code de la Défense) qui donne sa composition et ses
compétences.
Présidé par le directeur ou son représentant, le conseil de la formation réunit, autour des principaux
responsables de la formation à l’ENSIETA, des représentants des personnels, des élèves et des personnalités extérieures.
Le conseil de la formation se réunit au moins deux fois par an. Il est consulté sur les questions relatives
à la formation notamment sur les programmes et les objectifs pédagogiques, le contrôle des connaissances, la sanction des études, ainsi que sur les liaisons entre l’enseignement et la recherche. Il donne son
avis sur le règlement de scolarité de l’école qui devient exécutoire après approbation par le conseil d’administration.
Son secrétariat est assuré par le directeur des études.
Au 31 décembre 2008, le conseil de la formation de l’ENSIETA était constitué comme suit :
14
Représentants de la DGA
Jean-Pierre BESSIS, Chef du bureau
de la tutelle DRH/SDD/EICF
Bruno CHATENET, DGA/DET/SDPCT/CT
Serge BARQUISSAU, DGA/ISAE/DF
ENSICA
Personnalités qualifiées
Patrick SEGA, Groupe VALEO Directeur
de Programme, Domaine Efficacité de
la Propulsion
Béatrice CARIOU , SHOM
Michel POLARD, Groupe MEUNIER,
Directeur des Ressources Humaines,
Représentants du personnel
ENSIETA
Jean-Yves COGNARD, responsable du
Laboratoire MSN
Représentants Administration de l’Ecole
Francis JOUANJEAN, Directeur de l’ENSIETA, Président du conseil
Ali KHENCHAF, responsable du LaboraJean-Louis QUENEC’H, Directeur des
toire E3I2
Etudes, secrétaire
Alain POULHALEC, Responsable équipe
Conception Mécanique Appliquée
Ludovic BOT, responsable cycle ENSIE(CMA), Laboratoire DTN
TA
Représentants des étudiants
Patrick COLLIGNON, élève militaire
Maud LUCAS, élève civil
Sylvie BIZIEN, responsable cycle FIPA
par intérim
Michel RONDY, responsable pôle
« relations internationales et masters »
+ Yann DOUTRELEAU, Directeur Scientifique
Sidonie HIBRAL, TELECOM Bretagne,
représentante ancienne élève de l’ENSIETA
2/ Le conseil de la recherche
Le conseil de la recherche est l’instance supérieure de concertation sur la politique de recherche. Il est
institué par le texte de référence (code de la Défense) qui donne sa composition et ses compétences.
Présidé par le directeur ou son représentant, le conseil de la recherche réunit autour des principaux responsables de la recherche, des représentants des personnels et des personnalités extérieures.
Le conseil de la recherche se réunit au moins deux fois par an. Il est consulté en particulier sur les orientations générales de la recherche, sur les moyens à y affecter et sur les demandes d’habilitation à délivrer les diplômes nationaux de troisième cycle. Il examine le bilan annuel des activités de
recherche des laboratoires et des actions de valorisation et de diffusion de la culture scientifique et technique.
Son secrétariat est assuré par le directeur scientifique.
Au 31 décembre 2008, le conseil de la recherche de l’ENSIETA était constitué comme suit :
Représentants de la DGA
Représentants du personnel
Bernard DUBUISSON, Conseiller DirecENSIETA
teur Scientifique / Chef de Mission pour
Arnaud MARTIN, Enseignant chercheur
la RIS (D4S//MRIS)
Sylvain CALLOCH, Enseignant cherDidier DEGOUT, Chargé des études
cheur
capacitaires (DE/SDP/EC)
Cédric GERVAISE, Enseignant chercheur
Alain DOHET, Responsable Pole Systèmes de Systèrmes (DGA/DET/SDPCT)
Personnalités qualifiées
Représentants des étudiants
Alain COMBESCURE, Directeur du labo
LaMCoS, INSA LYON
Gaël ABGRALL, Doctorant DTN
M'Hamed DRISSI, Directeur de la recherche INSA RENNES
Alan TASSIN, Doctorant MSN
Samuel GROSDIDIER, Doctorant E3I2
Représentants Administration de l’Ecole
Francis JOUANJEAN, Directeur de l’ENSIETA, Président du conseil
Yann DOUTRELEAU, Directeur scientifique, secrétaire
Denis LEMAITRE, Responsable SHI
Jean-Yves COGNARD, Responsable
LBMS - site ENSIETA
Philippe DHAUSSY, Responsable DTN
Ali KHENCHAF, Responsable E3I2
Walid TABBARA, LSS SUPELEC
Franck FLORIN, Responsable de la
direction technique THALES Underwater Systems
Régis BEAUGRAND, Ingénieur DCNS
Paris
15
3/ Le comité de direction (COMDIR)
Le directeur s’appuie pour la direction générale de l’école sur l’organisation décrite ci-après et sur le comité de direction qui est l’organe de concertation de niveau supérieur des principaux responsables de
l’établissement.
Le comité de direction comprend : le directeur, le directeur adjoint, le directeur scientifique, le directeur
des études, le directeur du développement et des relations extérieures, le secrétaire général, les responsables des 4 laboratoires de recherche et développement, le responsable de la communication et le responsable qualité/contrôle de gestion qui en assure le secrétariat. Le comité de direction se réunit périodiquement sur la base d’une réunion par quinzaine.
F. JOUANJEAN
DURECTEUR
F. Jouanjean
Directeur
A. Le Davadic
Directeur adjoint
Y. Doutreleau
Directeur scientifique
H. Coum
Directeur du développement
et des relations extérieures
P. Le Poupon
Secrétaire général
P. Dhaussy
Responsable du laboratoire DTN
D. Lemaître
Responsable du laboratoire SHI
D. MENEZ
Directeur des études
J. Y Cognard
Responsable du laboratoire LBMS
M. Morvan
Responsable qualité
A. Khenchaf
Responsable du laboratoire E3I2
I. Le Toutouze
Responsable communication
V. ORGANISATION
L’organisation de l’ENSIETA est décrite par l’organigramme simplifié ci-dessous :
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A. LE DIRECTEUR SCIENTIFIQUE
Le directeur scientifique conseille le directeur pour l’élaboration et la mise en œuvre de la politique de
formation et de R&D de l’école.
Cette politique a pour objectifs de :
- garantir la qualité des formations, contribuer au dynamisme de l’enseignement par l’existence d’un
groupe d’enseignants chercheurs permanents ;
- développer les liens entre les élèves et les laboratoires ;
- contribuer à la production de nouveaux savoirs et améliorer l’insertion de l’école dans la communauté
scientifique ;
- développer les collaborations industrielles, valoriser des recherches appliquées en liaison avec les entreprises et les milieux professionnels.
Le directeur scientifique propose, en concertation avec les laboratoires de recherche et de développement, la politique de recherche et de formation doctorale de l’établissement à savoir :
- insertion dans les réseaux régionaux, nationaux et internationaux de la recherche et du développement
technologique,
- politique de reconnaissance académique et de « labellisation »,
- définition des axes de développement et des orientations stratégiques de chacun des laboratoires,
- développement des partenariats industriels,
- mise en place d’indicateurs de pilotage pour chacun des laboratoires,
- politique d’investissement des laboratoires,
- politique de développement international des formations par la recherche et doctorales (en lien avec le
directeur des relations extérieures).
B. LA DIRECTION DES ETUDES
Le directeur des études conseille le directeur pour les différents types d’enseignements (ENSI, FIPA,
MASTER,…). De ce fait il :
- est chargé de la mise en œuvre de l’ensemble des activités de formations dispensées,
- est chargé de la gestion de la scolarité et de la coordination des différents programmes de formations,
- participe à l’élaboration et à l’amélioration continue du projet pédagogique pour la formation d’ingénieurs,
- apporte son soutien à la direction des relations extérieures pour l’élaboration des projets de formations
continues, spécifiques et spécialisées (Masters) et l’élaboration des devis et des calendriers correspondants,
- rédige les documents contractuels de synthèse liés à chaque formation,
- met en œuvre la politique de recrutement des étudiants telle que définie par le conseil d’administration,
- pilote le recours aux vacations et aux sous-traitances d’enseignement,
- propose et gère les budgets correspondant à la mise en œuvre des enseignements.
C. LES LABORATOIRES DE RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT
Les laboratoires de recherche et développement sont au nombre de quatre et se distinguent par leurs
thématiques scientifiques :
- Extraction et Exploitation de l’Information en Environnements Incertains (E3I2),
- Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes - site ENSIETA (LBMS),
- Développement des Technologies Nouvelles (DTN),
- Sciences Humaines pour l’Ingénieur (SHI).
Ils sont placés chacun sous l’autorité d’un chef de laboratoire.
Les laboratoires sont les centres de ressources humaines et de moyens pour les activités de formation,
de recherche, de développement et de transfert technologique de l’école.
Les personnels enseignants, enseignants-chercheurs ou cadres techniques d’enseignement et de recherche, sont rattachés administrativement à un laboratoire. Par ailleurs dans l’organisation fonctionnelle de
l’école pour la formation ils relèvent tous d’au moins un département d’enseignement.
Les laboratoires mettent en œuvre la politique de recherche et de formation doctorale de l’école. Ils participent à son élaboration et à son évaluation en liaison avec la direction scientifique.
Ils ont mission à valoriser leurs travaux et à développer les ressources contractuelles en R&D, en développement et en transfert de technologie.
Ils animent les réseaux de partenariats académiques et industriels.
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D. LE SECRETARIAT GENERAL
Le secrétaire général est chargé de l’ensemble de la gestion administrative de l’école. Il est le conseiller
du directeur dans la gestion des relations sociales. De ce fait, il :
- assure la préparation et l’exécution du budget,
- est chargé de la gestion des ressources humaines,
- organise la politique d’achats et définit les procédures d’acquisition,
- centralise les conventions, contrats, marchés et actes divers engageant l’école,
- assure la gestion du patrimoine et des biens matériels,
- est l’expert juridique de l’établissement.
Pour assurer ses missions le secrétaire général s’appuie sur quatre services :
- les services financiers,
- le bureau déplacements / formations / rémunérations,
- le bureau ressources humaines,
- le bureau courrier.
E. LA DIRECTION DU DEVELOPPEMENT ET DES RELATIONS EXTERIEURES
Le directeur du développement et des relations extérieures propose et met en œuvre la politique de développement extérieur de l'école en liaison avec les différents services concernés : direction scientifique,
laboratoires de recherche et développement, direction des études et le secrétariat général.
Il anime et coordonne l'activité de l'école dans le domaine des relations internationales et des relations
de partenaires avec les entreprises.
Il a la responsabilité du développement et de la collecte de la Taxe d’Apprentissage.
Il coordonne les relations institutionnelles et représente ou assiste le Directeur dans les différentes instances dont l’école est partenaire (pôles de compétitivité, organismes et syndicats professionnels, associations…).
Il a la responsabilité du développement et de la promotion des différentes formations proposées (cycles
ingénieur, formations continues, masters et mastères,...), formation par alternance.
La direction du développement et des relations extérieures assure le pilotage, en liaison avec les directions et services concernés, des nouveaux projets de formation et de développement extérieur jusqu’à
leur mise en œuvre. Elle assure, en liaison étroite avec la Direction des Etudes ou les services d’accueil,
la gestion des stages (en France ou à l’étranger) des étudiants ENSIETA et l’accueil des étudiants, stagiaires et visiteurs étrangers. Elle est l’interlocutrice de la Direction du Développement International et
de la cellule EFIA (DGA/DRH/EFIA) de la DGA pour toutes les actions conjointes menées avec la tutelle.
Elle anime et coordonne les relations de l’école avec le réseau des anciens élèves.
Le directeur du développement et des relations extérieures s’appuie pour assurer ses missions sur une
organisation en 4 pôles d’activités :
- le pôle « Stages et Formation Continue » (SFC),
- le pôle « Relations entreprises et apprentissage » (ENT),
- le pôle « Communication » (COM),
- le pôle « Relations Internationales et Masters » (RIM).
F. LE RESPONSABLE QUALITE/CONTROLE DE GESTION
Le responsable qualité/contrôle de gestion est le conseiller du directeur et :
- propose la politique qualité de l’établissement,
- anime la démarche qualité de l’établissement,
- pilote les actions de certification à la norme ISO 9001 ;
- coordonne l’élaboration et la mise à jour du référentiel documentaire,
- au titre du contrôle de gestion, propose les indicateurs de suivi d’activité et de contrôle de gestion,
coordonne leur mise en place et leur tenue à jour et participe à leur analyse,
- effectue tout audit ou enquête de fonctionnement qui lui est demandé par le directeur.
G. LES SERVICES DE SOUTIEN
Sous l'autorité du directeur adjoint, les services de soutien comprennent :
- les services techniques,
- le service informatique,
- la médiathèque.
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1/ Les services techniques
Les services techniques ont la responsabilité de la gestion technique du patrimoine immobilier et du parc
des moyens matériels de l'école. A ce titre, ils pilotent les projets d’acquisition, de réalisation et de construction, ils assurent l'ensemble des responsabilités relatives à la protection de l'environnement notamment dans les spécifications techniques de besoin.
Les services techniques ont en charge, le schéma directeur immobilier, le transport, le gardiennage, l'entretien des locaux et des espaces verts, la reprographie.
Les services techniques assurent la responsabilité, la gestion de la résidence des élèves et du restaurant.
2/ Le service informatique
Le service informatique est chargé de :
- de gérer, d’assurer le suivi et le maintien en condition opérationnelle du parc des matériels informatiques et des logiciels,
- de réaliser ou de faire réaliser les projets retenus au schéma directeur,
- d’élaborer et de tenir à jour le schéma directeur informatique de l’ENSIETA,
- d’élaborer et de tenir à jour un plan sécurité informatique et un plan qualité informatiques.
3/ La médiathèque
La médiathèque est le centre de documentation central de l'école. Elle offre à tous les publics de l'école
(personnels et étudiants) un service de recherche documentaire et de mise à disposition de documentation composée d’ouvrages, de périodiques et de documentation électronique. A ce titre, elles développent les relations de coopération avec des centres de documentation régionaux partenaires.
H. L’ADJOINT MILITAIRE
L'adjoint militaire est le conseiller du directeur pour toutes les activités à caractère militaire de l'école.
- il est chargé des relations avec les armées,
- il assiste le directeur des études pour la formation militaire des élèves IETA et leur suivi individuel.
Dans ce cadre il organise l'incorporation des nouveaux IETA et est chargé de la coordination de leur formation d'officier, de leur suivi dans les armées et de leur notation.
- l'adjoint militaire soutient le directeur adjoint dans ses activités d’officier de sécurité suppléant.
19
I. FORMATION INITIALE D’INGENIEURS (cycle « ENSI »)
A. OBJECTIFS
L’ENSIETA a pour vocation de former des ingénieurs, civils et militaires (IETA), pour le monde industriel
et pour les besoins de la Délégation Générale pour l’Armement (DGA) du Ministère de la Défense.
L’ingénieur formé à l’ENSIETA se destine à des métiers à forte dominante technologique nécessitant un
spectre de compétences larges. Au sein d’équipes projet ou dans un bureau d’études, il apporte son expertise et sa capacité d’adaptation dans la résolution de problèmes concrets, souvent complexes, liés à la
conception, à la réalisation ou à la mise en œuvre de produits, systèmes ou services.
Il est immédiatement opérationnel, capable de s’intégrer dans une équipe et apte à travailler dans un
contexte international.
L’activité de l’ingénieur ENSIETA s’exerce en premier lieu dans l’industrie mais également dans les services, en France et à l’étranger.
Une attention toute particulière est portée à l’ouverture culturelle, au développement personnel et à l’insertion professionnelle dans l’entreprise. Cela se traduit par trois stages de mise en situation dans le cursus et par plus de 30 % d’enseignements non scientifiques, incluant une nécessaire maîtrise de l’anglais
et d’une autre langue étrangère.
L’ENSIETA affiche résolument son caractère pluridisciplinaire. En effet, les besoins de la DGA, qui demeure le premier employeur des ingénieurs issus de l’école, couvrent une gamme très étendue de domaines d’application des branches mécanique et électronique parmi lesquelles : construction navale, véhicules terrestres, modélisation, génie pyrotechnique, hydrographie, océanographie opérationnelle, électronique professionnelle et de défense, systèmes de traitement de l’information et systèmes de télécommunication.
A l’issue de sa formation de 3 ans à l’ENSIETA, notre ingénieur doit être :
* capable de proposer à une entreprise une intégration rapide et une efficacité
opérationnelle,
* compétent dans un grand domaine technique (mécanique, électronique ou sciences de la mer),
* doté d’une spécialisation de haut niveau dans un domaine d’application ciblé, lui conférant
une crédibilité,
* capable de s’intégrer dans une équipe industrielle de haut niveau dans le contexte national
ou international.
Pour cela, le cursus comprend :
* une formation progressive, complète et approfondie aux sciences et techniques de l’ingénieur
dans les domaines et thématiques développés,
* une formation générale comprenant des langues étrangères, des sciences économiques,
sociales et humaines, une approche concrète des problèmes de communication, ainsi qu’une
ouverture à la réflexion éthique, une formation à la vie de l’entreprise et aux contraintes qui s’y
exercent,
* une formation par projet, indispensable dans la préparation au métier d’ingénieur en entreprise.
B. ENSEIGNEMENTS 2007-2008
Les programmes d’enseignement (matières, nature et volume) relatifs à chaque année du programme de
formation initiale sont résumés en annexes 1, 2 et 3.
Depuis 2005-2006, les programmes sont formellement organisés en semestres distincts, y compris par
branche et par options. Ces programmes sont fabriqués d’après les processus et formats définis dans le
cadre du projet de gestion informatisée et intégrée de la formation (Gesfor). Cette année, le pilotage
amont par le comité pédagogique de cycle de la fabrication des programmes d’enseignement a été mis
en place par des réunions semestrielles conformément à la modélisation du processus pédagogique du
référentiel qualité et un travail de fond a été poursuivi au sein de la direction des études sur la partie
« syllabus » du projet Gesfor.
L’année scolaire 2007-2008 a vu la finalisation de l’audit par la CTI de l’ensemble des formations ENSI et
FIPA, et la participation au groupe de travail de la DGA sur une nouvelle filière « métiers fonctionnels »
pour les IETA et la formulation de propositions pour un contenu pédagogique.
Ce travail a abouti à la mise en place d’une nouvelle option « ingénierie et gestion des organisations »
qui sera un chantier important pour les trois prochaines années s’accompagnant d’une augmentation
globale des promotions ENSI de l’ordre d’une vingtaine d’élèves. Ce travail de réflexion sur une nouvelle
23
option assez éloignée des profils actuels a été l’un des éléments déclencheurs d’une réflexion pour une
réforme d’ensemble du cycle ENSI. Cette réflexion a démarré en avril 2008 par des actions de benchmarking auprès d’experts nationaux et d’autres formations d’ingénieurs et par l’organisation d’un séminaire de réflexion interne qui a rassemblé début octobre 2008, 55 enseignants et responsables de l’école.
Dans l’évolution de la formation, l’année scolaire 2007-2008 a vu la mise en œuvre en ENSI3 de la réforme du cursus en hydrographie dans le prolongement de ce qui a été fait en ENSI2 l’année précédente, la rédaction de nouveaux cahiers des charges et de nouvelles modalités de mise en place et d’évaluation des stages de première et deuxième année suite à des actions qualités.
L’année scolaire 2007-2008 a représenté un travail de clarification et de recentrage des partenariats internationaux dont l’objectif à moyen terme est d’augmenter significativement le nombre d’élèves effectuant une partie de leur formation à l’étranger. Une réflexion a eu lieu avec la Direction du développement et des relations extérieures sur les modalités à mettre en place pour rendre obligatoire une période
minimum à l‘étranger. Cette obligation sera mise en place avec la réforme du cycle ENSI applicable à la
promo 2013.
1/ La 1ère année
L’évolution marquante concerne le stage opérateur en entreprise dont les conditions, la durée, les modalités d’évaluation ont été clarifiés et synthétisées dans un seul cahier des charges à destination de l’ensemble des acteurs (élèves, mais aussi bureau des stages, direction des relations extérieures, direction
des études et enseignants). Ce document est à disposition de l’ensemble de ces publics via la base d’enseignement à distance « moodle » et connaitra une mise à jour annuelle en fonction des différents retours d’expérience. Il est devenu la référence unique en remplacement d’un ensemble de documents
dont l’hétérogénéité brouillait la communication interne en direction des élèves. Une présentation annuelle concertée et des documents de communication communs à destination des élèves ont été mis au
point via une collaboration entre la DRE, la DE et les enseignants des domaines Management et Langues
et Cultures. Les nouvelles modalités du stage visent à augmenter la proportion des stages vraiment réalisés dans des entreprises industrielles et à clarifier les exceptions possibles (expériences dans les domaines de la défense, à l’étranger, stages linguistiques en situation d’emploi dans le pays).
Les enseignements de première année n’ont par ailleurs subi aucune modification majeure.
2/ La 2ème année
2.1 - Tronc commun général
Les évolutions concernent là aussi essentiellement le stage d’assistant technique ingénieur dont la durée
a été augmentée à 6 semaines et les modalités clarifiées à l’instar de ce qui a été fait pour le stage opérateur de première année. Une validation amont des sujets et des terrains de stages par les responsables de branches a été mise en place sur le modèle de ce qui se faisait pour les années d’immersion. En
aval, une évaluation centralisée du stage par un rapport unique et une soutenance a été mise en place à
laquelle participent conjointement les enseignants des spécialités techniques et les enseignants des
sciences humaines.
Un autre changement porte sur la participation des IETA au SIGEM qui est suivi maintenant par les
deuxièmes années à la place des troisièmes années. Des modalités de rattrapage des enseignements
manqués par les IETA ont été mises en place spécifiquement par branches.
2.2 - Modules de 25 heures
Quelques ajustements de la grille ont été apportés.
2.3 - Branche hydrographie
Le travail sur la deuxième année a surtout porté sur un meilleur affichage des spécialités et des débouchés propres à la spécialité hydrographie en direction des élèves, des employeurs, des partenaires de la
formation et des candidats (classes prépa, salons étudiants, etc.). Ce travail a abouti à un changement
de nom de la branche et de l’option, à une augmentation très sensible (de 20 à 30 élèves) des effectifs
d’élèves dans la branche, à une intensification de certains partenariats stratégiques (IFREMER, SHOM,
industriels et PME brestoises dans les domaines de l’ingénierie appliqués à la mer) et à une diversification des partenariats internationaux pour l’intervention de vacataires anglophones dans cette formation
dont les débouchés sont très internationalisés.
24
Les autres enseignements par branche de seconde année n’ont pas subit de modification notable pour
cette année scolaire 2007-2008.
3/ La 3ème année
3.1 - Tronc commun général
Le changement majeur pour 2007-2008 a été la mise en place des contrats de professionnalisation pour
lesquels les rythmes d’alternance ont été définis, option par option, via des modalités de dispenses de
150 heures d’enseignements sur la période académique septembre à mars et une adaptation en conséquence des modalités de sanction des études pour les élèves en alternance.
L’autre changement important concerne la mise en place de l’évaluation du stage PFE (soutenance et
rapport individuels) et la coordination des options de troisième année pour concentrer les soutenances
sur trois jours (le jeudi après-midi et le vendredi des deux semaines consacrées au Séminaire d’Insertion
Professionnelle).
Il n’y a pas eu de modification quant aux contenus et aux horaires consacrés aux disciplines du tronc
commun de 3ème année.
3.2 - Option Hydrographie– Océanographie
Une réforme complète des enseignements, un changement du nom et de la responsabilité de cette option (responsabilité auparavant confiée au SHOM et rapatriée maintenant en interne à l’école) pour la
poursuite de la réforme de ce cursus sur les deux ans. Pour mémoire, les objectifs de cette réforme ont
été exposés dans le rapport d’activité de l’année dernière.
3.3 - Option Architecture Navale et Ingénierie offshore
La modification la plus marquante est l'arrivée de J.Y. Pradillon comme intervenant, spécialiste en structure navale qui a repris les cours de deux vacataires dans ce domaine. L’option ANO a été l’option la plus
impactée par les contrats de professionnalisation. Il a fallu mettre en œuvre des rythmes longs d’alternance pour permettre aux élèves de travailler avec des entreprises éloignées (bureaux d’études d’industries off-shore basés en région parisienne notamment). Deux autres points sont à souligner : nouveaux
bureaux d’études en structure navale en modélisation et en calcul 3D avec le code Poséidon.
3.4 - Option Electronique et Signal pour les Systèmes Embarqués
Maintien global du programme, les évolutions ont porté sur le module d’Instrumentation Sous-Marine qui
a été entièrement reconçu.
Les autres options (Option Informatique et Automatique des Systèmes Embarqués, Option Architecture
des Véhicules et Modélisation et Option Ingénierie des Matériaux Energétiques) de troisième année n’ont
pas fait l’objet de modifications notables majeures, chaque programme a été maintenu avec quelques
ajustements à la marge.
4/ Les projets
L’école a poursuivi sa politique d’incitation des élèves à participer à des projets transverses permettant
de développer des compétences en gestion de projet en R&D au sein des laboratoires.
Pour 2007-2008, on note surtout l’augmentation de la qualité et de la reconnaissance de ces projets. En
effet, les projets de nos étudiants ont été couronnés de succès à l’occasion de 5 compétitions étudiantes
qui se sont déroulées au printemps 2008 : le Challenge Saipem Talentissimo (1ère et 4ème place), le
Shell Eco-marathon (1er prix Shell Eco Design pour la BAMBOO CAR), le concours de robotique SAUC-E
(2ème place), le Tour de France à la Voile (3ème équipage étudiant) et la campagne nationale de lancement de fusées amateurs à la Courtine où l’équipe de l’ENSIETA a impressionné les membres du CNES
présents lors du lancement réussit de leur fusée SKYBREAKER et du bon fonctionnement de sa charge
utile.
5/ Les stages
Des changements significatifs ont été mis en place pour les stages de 1ère et 2ème année. Les objectifs
et le détail des stages, obligatoires et facultatifs, sont résumés ci-après.
25
5.1 - Stages des élèves de 1ère année
En fin de 1ère année d’études, les élèves effectuent un stage de découverte de l’entreprise (3 semaines
mini) pouvant être remplacé par un stage linguistique dans quelques cas particuliers.
Ce stage dit d’opérateur en entreprise, doit permettre à l’étudiant de participer aux tâches d’exécution
d’une entreprise afin d’y appréhender les relations interpersonnelles dans l’entreprise et les contraintes
de l’industrie. Il a un caractère obligatoire dans le cursus de première année.
Il fait l’objet d’un rapport décrivant entre autres, l’organisation et l’activité de l’entreprise d’accueil.
Les élèves-IETA sont dispensés de ce stage en entreprise, il est remplacé par le stage FAMIETA
(formation au métier d’IETA) institué par la DGA.
Le stage purement linguistique : il ne peut plus se substituer au stage « ouvrier en entreprise », il peut
néanmoins compléter l’ensemble des stages réalisés par les élèves dans le but spécifique d’améliorer leur
niveau de langue.
Le rapport correspondant a pour objet la sociologie et l’inter-culturalité, il fait l’objet d’une soutenance en
langue vivante dans le cadre des enseignements de 2ème année.
5.2 - Stage des élèves de 2ème année
Le stage technique "assistant ingénieur" d’une durée minimale de 6 semaines, doit permettre à l’élève
ingénieur de concrétiser les apprentissages des 2 premières années par un travail technique et une intégration dans une équipe d’ingénieurs et de techniciens.
Il donne lieu à la rédaction d’un rapport sur l’organisation de l’entreprise et d’une synthèse technique. En
début de 3ème année, ce stage peut servir de fil conducteur à un oral « management et entreprise »
dont l’objectif est de mettre l’élève en situation d’entretien type embauche ou évaluation.
5.3 - Projets de fin d’études
Les soutenances se sont déroulées à l’ENSIETA en septembre 2008 ce qui permet de garantir un stage
suffisamment long. 43 de ces PFE ont eu lieu dans un pays étranger (soit 36% des PFE de la promotion
2008). La qualité et la variété des projets ont été reconnues par les différents jurys.
L’annexe 6 présente les sujets des PFE de la session 2008.
6/ Les Masters Recherche
Les élèves ont la possibilité de suivre, en parallèle à leur dernière année d’études, un master recherche ;
ces formations recouvrent l’ensemble des options proposées aux étudiants de l’école. Deux de ces master font l’objet d’une cohabilitation entre l’ENSIETA et l’Université de Bretagne Occidentale. Vingt deux
élèves ont suivi un tel cursus pour l’année 2007-2008.
L’annexe 7 fournit la liste des différents master recherche proposés aux élèves, avec leur répartition
dans ces masters depuis les six dernières années.
7/ L’année de substitution
Les élèves ont la possibilité de suivre, sous certaines conditions, une année de substitution à l’étranger
ou dans une autre grande école française :
- soit dans le cadre d’un double diplôme (Université de Cranfield ou de Chalmers, par exemple),
- soit dans le cadre d’une formation spécialisée particulière étudiée au cas par cas en fonction des demandes des élèves (par exemple pour le master en Ingénierie des Systèmes Complexes de l’école Polytechnique par exemple).
Pour la scolarité 2007-2008, deux élèves de 2ème année, dont un militaire, font une année de substitution ainsi que 12 élèves de 3ème année dont deux militaires.
8/ L’année d’immersion
Les objectifs de cette année d’immersion sont, pour les élèves qui choisissent cette option ouverte exclusivement aux élèves civils :
- de mettre en pratique des connaissances théoriques de la formation,
- d’approfondir la connaissance de l’entreprise et une meilleure compréhension d’un milieu industriel,
- d’acquérir une maturité technique et une meilleure maîtrise des systèmes technologiques.
Elle doit avoir lieu dans une entreprise ou un centre de recherche. La durée est de 9 à 12 mois entre la
2ème et la 3ème année d’études.
L’année d’immersion peut dispenser la réalisation du stage de 2ème année ; si la valeur scientifique de
l’année d’immersion est jugée suffisante par le jury d’Instruction de l’ENSIETA, elle peut dispenser du
PFE de 3ème année également. En 2007-2008, 17 étudiants avaient opté pour cette année d’immersion,
26
y compris à l’étranger ; 2 élèves ont fait valider cette année d’immersion comme projet de fin d’études.
A la rentrée 2008, ce sont 26 élèves de l’ENSIETA qui sont partis pour une année d’immersion en entreprise (voir tableau en annexe 8 bis) ; trois d’entre eux effectuent cette année d’immersion dans le cadre
d’un projet de tour de l’atlantique à la voile associé à une mission humanitaire et pédagogique.
9/ Le corps professoral
Durant l’année scolaire 2007/2008, le corps enseignant de l’ENSIETA était constitué de 414 professeurs :
- 110 personnels permanents dont 26 thésards ;
- 304 vacataires extérieurs ; 12 703 heures de cours ont été dispensées par leurs soins. Ceci représente
60 équivalents temps plein d’enseignant.
Les vacataires viennent de différents milieux :
- 71 du domaine de l’enseignement (Education Nationale, Universités, Enseignement Supérieur, GRETA),
- 63 des organismes du Ministère de la Défense (SHOM, CELAR, ETAS, ETBS, LRBA, GESMA…),
- 72 du secteur industriel,
- 22 du milieu de la recherche
- 30 de sociétés de service,
- 14 de différentes associations, collectivités territoriales, autres ministères,
- 12 ont un statut d’indépendant (langues, FHS),
- 13 retraités,
- 7 étrangers.
C. SCOLARITE : RESULTATS 2007-2008
L’annexe 5 présente le calendrier de l’année scolaire 2007-2008.
1/ Résultats et sanctions en formation initiale
1.1 – Etudiants en 1ère année
A l’issue de la 1ère année de formation, les conseils et jury d’instruction ont, après les épreuves de rappel de septembre 2008 :
- décidé le redoublement de 6 élèves civils,
- validé le passage de 139 élèves (dont 7 militaires à ISAE/ENSICA pour leur formation aéronautique).
1.2 – Etudiants en 2ème année
A l’issue de la 2ème année académique, après la 2ème session, les conseils et jury d’instruction ont :
- décidé le redoublement de 3 élèves civils,
- reporté la décision à septembre 2009 pour 1 élève civil devant passer des épreuves de rappel après
une année d’immersion à l’étranger.
- validé le passage en année supérieure de 24 élèves militaires et de 108 étudiants civils dont 2 auditeurs, l’un d’entre eux a démissionné.
1.3 – Etudiants en 3ème année
A l’issue de l’année scolaire 2007-2008, hors années de substitution, le jury d’instruction a sanctionné :
- 132 élèves ont obtenu le diplôme, dont 31 militaires et 101 civils (7 avec réserve TOEFL),
- 1 élève civil a redoublé sa troisième année.
L’annexe 9 présente les flux annuels de diplômés, y compris les élèves en substitution.
2/ Résultats des Masters Recherche
Sur les 22 élèves inscrits en masters recherche pour l’année 2007-2008, aucun échec n’est recensé ;
beaucoup d’entre eux ont reçu des mentions et quatre de ces étudiants poursuivent en thèse à l’école.
L’annexe 10 fournit la liste des sujets et des élèves de l’ENSIETA ayant préparé leur MR2 en 2007-2008.
3/ Résultats des années de substitution
Substitution 2006-2007 :
- 1 élève militaire et 7 élèves civils ont obtenu le diplôme en 2008.
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Substitution 2007-2008 :
- 6 élèves civils ont validé leur année de substitution et obtenu le diplôme en 2008,
- 3 élèves civils sont en attente de validation à fin 2008.
D. RECRUTEMENT 2008
1/ Les conditions d’admission 2008
Pour la rentrée 2008, les conditions d’admission étaient les suivantes :
1.1 - Elèves civils
Les élèves civils sont recrutés :
- soit en 1ère année :
* sur les épreuves des Concours Communs Polytechniques (classes de mathématiques spéciales MP, PC,
PSI et TSI),
* sur les épreuves des Concours Communs Polytechniques PT (classes de mathématiques spéciales PT),
* sur dossier en 1ère année, niveau licence (depuis 2006) ; soit en 2ème ou 3ème année, sur dossiers
parmi les titulaires d’un diplôme d’ingénieur, d’une maîtrise ès sciences ou ayant réalisé une première
année de master.
L’ENSIETA accueille également des élèves étrangers et des auditeurs.
Les élèves étrangers sont recrutés dans les mêmes conditions que les élèves civils français pour l’admission en 1ère année d’études. En 2ème année d’études, l’admission peut aussi se faire après le concours
« Intégrer en France » (origine Afrique et Chine). Certains candidats peuvent être admis sur dossier,
comme auditeurs, en 1ère et 2ème année selon la même procédure que les élèves français.
1.2 - Elèves militaires
Les élèves militaires sont recrutés sur concours « ENSIETA militaire » (classes de mathématiques spéciales MP, PC, PSI et TSI) faisant appel aux banques de notes des Concours Communs Polytechniques.
2/ Les concours d’admission
Les volumes de recrutement prévus aux concours 2008 sont indiqués en annexe 11.
Ils ont été fixés par les arrêtés du 4 janvier 2008 (concours élèves civils) et du 18 février 2008 (concours
élèves militaires).
2.1. Déroulement des concours et des appels
Le déroulement de ces concours a eu lieu suivant le calendrier mis en place par les services organisateurs.
Les jurys d’admissibilité et d’admission ont eu lieu les :
- mercredi 11 juin 2008,
- jeudi 24 juillet 2008.
Les appels des candidats se sont effectués suivant les procédures centralisées propres aux différents
concours (appels communs pour tous les concours une fois par semaine).
- élèves militaires : l’accueil des élèves militaires à l’école polytechnique (Palaiseau) s’est effectué le lundi
1er septembre 2008.
A noter : la démission tardive d’un élève militaire fin novembre et qui n’a pu être remplacé, ce qui porte
l’effectif définitif des IETA Promotion 2012 à 34.
- élèves civils : l’accueil des élèves civils à l’école s’est déroulé le mercredi 10 septembre 2008 à l’ENSIETA.
La rentrée académique a eu lieu le lundi 15 septembre 2008.
Le nombre de candidats présents au premier rendez-vous à l’école était de 108.
28
2.2. Résultats et bilan des admissions sur concours
a) Les nombres de places offertes en 2008 par l’ENSIETA en élèves civils et en élèves militaires sont
identiques à ceux de 2007, soit 100 élèves civils et 35 élèves militaires.
b) Le taux de remplissage (voir annexe 12) en élèves civils est atteint avec un surbooking de 8 (108 élèves au lieu des 100 prévus).
c) Les courbes des annexes 13 montrent que, le rang moyen d’entrée est relativement stable par rapport
au concours 2007.
La légère régression, entamée depuis ces dernières années, en terme de rang moyen, semble s’expliquer
par les faits suivants : le nombre d’écoles d’ingénieurs adhérant au concours commun polytechnique
augmente, le nombre d’étudiants en CPGE inscrits aux concours augmente plus vite que le nombre de
places offertes par les écoles ; nous vivons donc une situation de partage dont profitent davantage les
écoles de notoriété supérieure. Par ailleurs, un certain nombre d’étudiants 3/2, pourtant appelés par des
écoles comme la nôtre, préfère un redoublement en CPGE pour espérer une « meilleure » école l’année
suivante.
Il convient donc d’accentuer notre effort en actions de communication auprès des élèves et professeurs
de CPGE : forums dans les lycées d’origine de nos élèves, salons d’étudiants, site internet de l’école,
mailings,… pour augmenter notre notoriété et notre attractivité.
d) Le recrutement 2008 des élèves civils compte 19 % de jeunes filles (31% en 2007), alors que le recrutement des élèves militaires ne compte que 3 filles pour 31 garçons.
e) Les proportions « 3/2 - 5/2 » sont relativement équivalentes à celles de l’an dernier :
- civils : 68 % de 3/2 et 32 % de 5/2
- militaires : 65 % de 5/2 et 35 % de 3/2.
Cette dernière proportion s’explique par le fait que les étudiants qui souhaitent intégrer une école militaire, rejoindre un corps de l’état et/ou bénéficier d’études rémunérées, ont fait un choix plus restrictif et
plus affirmé qui nécessite souvent 3 ans de CPGE pour l’obtenir.
3/ Les admissions sur dossier (en 1ère, 2ème et 3ème année)
Depuis 2006, il est possible d’intégrer la première année d’étude sur dossier, avec un niveau licence : en
2008, 9 dossiers de candidats français et 2 dossiers de candidats étrangers ont été déposés.
Pour une admission en 2ème année, 8 dossiers de candidats français ont été reçus et 11 dossiers de
candidats étrangers.
Le jury a retenu :
* 18 candidats français répartis comme suit :
- 10 en 1ère année (dont 3 avec le statut d’auditeur),
- 2 en Ingénierie des Systèmes électroniques,
- 4 en Ingénierie des Systèmes Mécaniques,
- 2 en Hydrographie,
* 13 candidats étrangers (dont 2 auditeurs et 4 militaires) :
- 2 en 1ère année,
- 5 en Ingénierie des Systèmes Electroniques,
- 3 en Ingénierie des Systèmes Mécaniques,
- 3 en Hydrographie.
* La répartition des nationalités est la suivante :
- 3 camerounais (issus du concours eg@access ou concours « intégrer en France »,
- 3 marocains (militaires),
- 1 belge (militaire),
- 1 algérien,
- 1 sénégalais,
- 1 mauricien,
- 1 chinois (issu du concours eg@access ou concours « intégrer en France »)
- 2 brésiliens (auditeurs – programme BRAFITEC)
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Ont finalement intégré l’ENSIETA :
- en 1ère année : 5 français (dont 2 auditeurs) et 2 étrangers,
- en 2ème année :
* en Ingénierie des Systèmes Mécaniques : 2 français et 2 étrangers (1 militaire marocain et 1
auditeur brésilien),
* en Ingénierie des Systèmes Electroniques : 2 français et 5 étrangers (1 militaire marocain, 1
auditeur brésilien et 1 chinois + 2 camerounais via le concours eg@access ou concours
« intégrer en France »),
* en Hydrographie - Océanographie : 2 français et 2 étrangers (1 militaire belge et 1 militaire ma-rocain).
L’évolution des recrutements sur dossier fait l’objet de l’annexe 13.
E. SCOLARITE : EFFECTIFS
Voir annexes 14 et 15.
1/ L’année de formation d’officier dans les Armées
Durant l’année scolaire 2007-2008, 34 élèves ingénieurs des ETA suivent une formation d’officier dans
les armées :
- 15 dans la Marine Nationale,
- 8 dans l’Armée de Terre,
- 6 dans l’Armée de l’Air,
- 3 dans la Gendarmerie Nationale,
- 1 à la Brigade des Sapeurs Pompiers de Paris (BSPP),
- 1 à la DGA (ETBS Bourges).
2/ La 1ère année
La promotion 2011 comprend 153 élèves et 2 auditeurs dont :
- 34 élèves IETA,
- 107 élèves civils français (dont 3 redoublants, 5 recrutés sur dossiers),
- 12 élèves civils étrangers (dont 3 redoublants),
- 2 auditeurs civils français.
3/ La 2ème année
La promotion 2010 compte 171 élèves et 2 auditeurs dont :
- 23 élèves IETA (dont 1 en année de substitution),
- 130 élèves civils français (dont 3 redoublants, 15 recrutés sur dossiers en première ou deuxième année),
- 18 élèves civils étrangers (dont 11 recrutés sur dossiers en première ou deuxième année).
- 2 auditeurs étrangers,
- 26 en année d’immersion, 2 en année de substitution
4/ La 3ème année
La promotion 2009 compte 134 élèves dont :
- 24 élèves IETA (dont 4 en année de substitution),
- 106 élèves civils français (dont 12 en substitution et 15 en contrat de professionnalisation et 3 redoublants),
- 4 élèves civils étrangers,
- 18 en année de substitution.
II. FORMATION D’INGENIEURS PAR ALTERNANCE (cycle « FIPA »)
A. OBJECTIFS
La formation FIPA a pour objectif principal de former des ingénieurs généralistes, en mécanique et électronique, aptes à exercer des fonctions opérationnelles et de terrain dans des secteurs aussi variés que
30
la construction navale, l'automobile, l'aéronautique, l'électronique, l'informatique industrielle,… grâce à
une pédagogie de l'alternance entre les périodes en centre de formation et celles en entreprise.
Les objectifs de cette formation ainsi que la démarche suivie pour en assurer l’adéquation avec les besoins exprimés par les parties prenantes sont formalisés dans le document : projet de formation du cycle
FIPA, référence FIPA-PF-01.
La formation d’ingénieur par alternance a pour finalité l’acquisition progressive de différents savoirs que
l’ingénieur pourra mobiliser dans les différentes situations qu’il rencontrera et qui feront de lui un acteur
social et industriel compétent pour mener à bien les missions qui lui seront confiées.
Dans une première approche générique, l’ingénieur FIPA développe des compétences communes à la
fonction d’ingénieur : il acquerra l’aptitude à se positionner en tant que référence dans le champ des
sciences fondamentales aussi bien que dans les champs techniques et technologiques de sa spécialité. Il
sera capable de mettre en œuvre des méthodes d’identification et de résolution de problèmes, de collecte et d’interprétation de données, d’analyse et de conception de systèmes complexes, de tests et d’expérimentation. Il sera en mesure de maîtriser rapidement les outils informatiques nécessaires à l’exécution de ses tâches. Il pourra intégrer aisément une organisation et la faire évoluer au besoin, il saura
animer un collectif de travail et diriger des projets.
En outre ses actes et décisions seront en cohérence avec les exigences de compétitivité et de productivité, d’innovation, du respect des règles de propriété intellectuelle et industrielle et des procédures qualité
et sécurité ainsi que du respect des valeurs sociétales telles la connaissance des relations sociales, l’environnement et le développement durable, l’éthique en général.
Il sera aussi apte à exercer en contexte international grâce à la maîtrise de l’anglais et des concepts de
sûreté et d’intelligence économique.
Le cursus d’ingénieur par alternance de l’ENSIETA forme des ingénieurs généralistes en mécanique et en
électronique qui sont dotés d’un profil soit « systèmes embarqués » soit « plate-forme navale », le choix
de ce profil se faisant en troisième année.
* Les ingénieurs « systèmes embarqués » seront capables, dans un contexte à constantes évolutions technologiques, de développer et d’améliorer des systèmes électroniques ou électromécaniques complexes et performants, destinés à être embarqués dans des ensembles qui varieront selon
les secteurs d’activités (construction automobile, construction et réparation navale, construction et
réparation aéronautique civile ou militaire, robotique, électronique et informatique industrielle). Ils
seront capables de modéliser, de développer, d’intégrer et de maintenir des systèmes de contrôlecommande complets (du capteur à l’actionneur) en intégrant les techniques et principes les plus
pertinents dans les domaines des systèmes d’acquisition, de traitement de l’information et de la
commande de puissance.
* Les ingénieurs « plate-forme navale » sont des spécialistes de la structure, des infrastructures et
de la propulsion des navires ; ils assurent des activités de conception, de production ou de maintenance d’ensembles ou de sous-ensembles de structures, d’infrastructures ou de motorisation dans
des chantiers de construction et/ou de réparation navale et off-shore. A ce titre, ils sont capables de
s’adapter à la plupart des systèmes de conception et de fabrication assistés par ordinateur. Ils peuvent mettre en œuvre les principes de dimensionnement des structures navires, les principes de
base de l’hydrodynamique ainsi que la réglementation, les référentiels et les normes en vigueur dans
le domaine de la construction et de la réparation navale.
La formation d’ingénieur par alternance, se déroule selon un processus alternant les séquences académiques et les séquences professionnelles en entreprise.
Les séquences académiques servent à l’acquisition et au perfectionnement des connaissances fondamentales. Elles servent également à l’apprentissage des sciences et techniques de l’ingénieur (concepts,
principes et méthodes), pour les domaines purement techniques et pour ceux relatifs à l’intégration dans
l’entreprise et à l’exercice des responsabilités.
Les séquences professionnelles sont l’occasion de mises en situation de résolution de problèmes
opérationnels réels avec exposition directes aux risques. Elles permettent la validation des concepts,
principes et méthodes enseignées en séquences académiques et favorisent l’analyse critique de ceux-ci,
voire suscitent des propositions d’amélioration ou d’adaptation des enseignements. En sus du travail
quotidien réalisé par les élèves au sein de l’entreprise, il leur est demandé d’étudier un aspect particulier
du métier de l’ingénieur ; le thème de ce travail complémentaire est étroitement lié aux enseignements
théoriques des sciences humaines de l’ingénieur.
31
L’ENSIETA, en tant que maître d’œuvre pédagogique du dispositif, pilote une organisation structurée devant
garantir l’articulation productive des séquences professionnelles et académiques. L’objectif est d’assurer une
osmose des plages professionnelles et académiques favorisant la cohérence globale du projet de formation
et l’épanouissement de l’apprenti.
B. ENSEIGNEMENTS 2007-2008
La formation par alternance a démarré à la rentrée 2006, deux promotions sont donc présentes en 20072008 à l’ENSIETA. Les programmes d’enseignements des deux premières années de formation ont donc été
mis en place par la direction des études. Les programmes sont présentées en annexe 16 et 17 et dont un
exemplaire complet est disponible au secrétariat de la direction des études. Comme dans le cycle ENSI, les
programmes sont organisés en semestre, le deuxième semestre s’achevant fin août à la fin de la quatrième
ou de la septième période en entreprise des apprentis.
600 heures de cours académiques sont programmées pour chaque année de formation, l’ensemble de ces
heures est obligatoire pour les apprentis, les élèves sous statut de la formation continue pouvant être dispensés de certains cours en fonction de leur expérience, après entretien avec un jury de validation des acquis.
Les thèmes des séquences professionnelles ont été les suivants :
- SP1 : intégration en entreprise
- SP2 : étude technique
- SP3 : implication commerciale de l’ingénieur
- SP4 : qualité
- SP5 : management des hommes et des organisations
- SP6 : deuxième étude technique
- SP7 : international
En fin de chaque période, les élèves rendent un rapport écrit et/ou présentent une soutenance orale qui
donne lieu à notation. Il faut noter que la thématique « international » ne consiste pas systématiquement
en une période à l’étranger, cette procédure étant impossible à imposer aux entreprises qui accueillent nos
apprentis.
C. SCOLARITE : RESULTATS 2007-2008
Le jury de fin de premier semestre et le jury d’instruction final se sont réunis respectivement le 7 mars 2008
et le 30 septembre 2008, pour juger des résultats des deux promotions.
Après délibération, ces jurys d’instruction ont :
- validé le passage de deuxième année en troisième année des 25 élèves de la promotion FIPA 2009, dont 7
des élèves suivent la formation sous le régime de la formation continue,
- validé le passage de première en deuxième année des 36 élèves de la promotion FIPA 2010, où là-aussi 7
élèves suivent la formation sous le régime de la formation continue.
D. RECRUTEMENT 2008
Les élèves de la formation par alternance ont, soit le statut d’apprentis, soit le statut de salariés sous le régime de la formation continue. Les modalités de recrutement sont précisées dans le règlement de scolarité
spécifique de la FIPA.
Le Conseil Régional autorise l’ENSIETA à accueillir jusqu’à 30 apprentis ; le nombre d’élèves en formation
continue n’est limité que par la capacité d’accueil de l’ENSIETA.
Le tableau ci-dessous présente une synthèse de la campagne de recrutement 2008, qui a abouti au recrutement de la promotion FIPA 2011.
Le recrutement 2008 a été marqué par le non-remplissage de la formation par apprentissage.
Deux facteurs principaux peuvent expliquer ce phénomène : d’une part, le nombre de formations d’ingénieur en national, que ce soit par une voie classique ou par la voie de l’alternance, pouvant accueillir des
étudiants issus de DUT ou de BTS augmente régulièrement (plus d’une dizaine d’ouverture de formation
d’ingénieur par apprentissage par an actuellement), ce qui augmente la concurrence entre les écoles et le
nombre des démissions de nos élèves admissibles ; d’autre part une frilosité plus importante des entreprises
32
de la métallurgie, confirmée par nos partenaires de l’UIMM, qui a eu pour effet de retarder certaines embauches par apprentissage et qui a entraîné une réorientation de plusieurs candidats admissibles vers
des formations plus classiques : licences professionnelles.
Apprentissage
Formation continue
Total
Inscriptions internet
262
10
272
Dossiers reçus
148
9
157
Convocation aux entretiens
63
9
72
Entretiens passés
60
9
69
Candidats admissibles
45
7
52
Elèves intégrés
21
4
25
Répartition des diplômes des élèves FIPA :
DUT : 20 (80 %) – BTS : 5 (20 %) ; ce ratio DUT/BTS reste stable depuis le démarrage du recrutement.
Répartition géographique des entreprises d’accueil :
En 2008, 14 entreprises différentes accueillent les 25 élèves de la promotion sur 21 sites industriels différents. 12 de ces sites sont en Bretagne et accueillent 15 des élèves (60 %). Par rapport à l’année précédente, on note une augmentation du nombre d’entreprises accueillant des apprentis, mais une diminution globale du nombre d’apprentis par entreprise (en particulier, il est constaté un recrutement moindre
de DCNS) ; par ailleurs, le nombre d’apprentis accueillis en Bretagne a aussi tendance à diminuer.
Ces entreprises sont affiliées à la métallurgie, 1 au BTP et la dernière à la chimie. 1 établissement public
(CELAR) accueille un apprenti.
E. EFFECTIFS
Effectifs 2008-2009
Apprentis
Filles
Garçons
FIPA 1
Promotion 2011
FIPA 2
Promotion 2010
FIPA 3
Promotion 2009
Formation continue
Filles
Garçons
Total
2
19
1
3
25
5
24
1
6
36
2
16
1
6
25
III. HABILITATION PAR LA CTI
Les habilitations de l’ENSIETA à délivrer ses deux diplômes d’ingénieur arrivant toutes deux à échéance
en 2008, l’école était concernée par la campagne de renouvellement lancée par la CTI en 2007.
Une équipe de 3 rapporteurs a effectué sa visite sur site le 8 novembre 2007. La commission plénière de
la CTI du 4 décembre 2007, a prononcé un avis favorable au renouvellement de l’habilitation de l’ENSIETA à délivrer ses deux diplômes, sans restriction de durée (soit pour 6 ans).
La notification officielle de cet avis a été reçue à l’ENSIETA le 8 décembre 2008, confirmant cet avis favorable. Cet avis est assorti de quelques recommandations dont les principales portent sur la diminution
du nombre d’heures encadrées, l’amélioration de la communication externe en vue d’améliorer le recrutement des élèves, le développement de la dimension internationale et la poursuite du développement
des relations industrielles. Ces points d’amélioration avaient déjà été mis en évidence par les différentes
instances de pilotage de l’école et les groupes de travail qui œuvrent dans le cadre de la réforme des
enseignements du cycle ENSI ont déjà commencés à les traiter.
33
I. DEVELOPPEMENT DE LA RECHERCHE
Embryonnaire au début des années 90, la recherche à l’ENSIETA s’est développée en parallèle de l’ouverture de l’école au monde civil. La conduite d’activités de recherche concourt au maintien d’une formation d’excellence, au développement de l’esprit de créativité des diplômés et contribue au rayonnement
et à l’attractivité de l’école vis-à-vis du monde industriel et des étudiants.
Le développement du potentiel en recherche de l’ENSIETA a connu une accélération importante au cours
de la période 2001-2006, suite à la décision de création d’un centre de recherche qui s’est concrétisée
par la création de 25 postes d’enseignants-chercheurs et un investissement de 6.5 M€. L’activité de recherche est aujourd’hui structurée en 4 laboratoires rassemblant près de 100 enseignants-chercheurs,
enseignants et techniciens (dont 10 HDR) et 45 doctorants :
le laboratoire E3I2 (Extraction et Exploitation de l’Information en Environnements Incertains) développe ses activités dans le domaine du traitement du signal, de l’extraction et de la fusion de
données avec des applications en détection électromagnétique et en acoustique sous-marine;
le laboratoire LBMS (Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes) a une activité centrée
sur le comportement des structures (plus particulièrement navales et offshore, mais également
dans le contexte des applications automobiles) en termes de durabilité mécanique, de résistance
aux agressions et de contrôle-commande des systèmes.
le laboratoire DTN (Développement des Technologies Nouvelles) fédère des compétences multidisciplinaires dans les domaines de l’informatique, de l’automatique, de l’électronique et de la
conception mécanique. Il mène d’une part des développements de prototypes et d’autre part des
activités de recherche académiques, en informatique-électronique et en robotique sous-marine.
le laboratoire SHI (Sciences Humaines pour l’Ingénieur) travaille sur le thème de la formation et
de la professionnalisation des ingénieurs, elle regroupe les compétences en formation humaine,
sportive et linguistique de l’ENSIETA..
Malgré leur jeunesse, les laboratoires sont aujourd’hui reconnus officiellement par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, soit dans leur totalité (cas majoritaire) ou partiellement pour
certaines équipes.
Ainsi, le laboratoire E3I2 a obtenu dès 2004 le label équipe d’accueil (EA3876), qui a été reconduit pour
la période 2008-2011, en intégrant le groupe d’acoustique sous-marine de l’Ecole Navale (5 Maitres de
conférences), poursuivant ainsi la logique de partenariat sous convention.
Quant au laboratoire LBMS, dont il faut noter la labellisation en équipe d’accueil EA4325 depuis janvier
2008, il est issu du regroupement du laboratoire de Mécanique des Structures Navales de l’ENSIETA et
de deux autres laboratoires brestois (LIME de l’IUT de Brest, LRM de l’ENIB). Ceci constitue une retombée importante de la dynamique de fédération entamée avec la création du Pôle Mécanique Brestois,
dont l’objectif est de créer des collaborations en matière d’enseignement et de recherche dans le domaine de la mécanique avec les établissements suivants : UBO, Ecole Navale, ENIB et IFREMER.
La composante informatique du laboratoire DTN a intégré une équipe d’accueil de l’ENIB (Laboratoire
d’Informatique et SYstèmes Complexes-EA3883), reconnue sous sa nouvelle forme depuis janvier 2008.
Elle coordonne l’activité sur l’axe « Ingénierie des Modèles ».
Le laboratoire SHI est rattaché au CRF du CNAM (EA1410) depuis mars 2005.
II. PRINCIPAUX FAITS DE l’ANNEE 2008
La reconnaissance des laboratoires de l’ENSIETA, en cette année 2008, marque donc leur pleine inscription dans le paysage de la recherche académique et récompense l’attachement, depuis leur création
somme toute récente, à mener des travaux d’excellence scientifique et à participer activement aux réseaux locaux, nationaux et internationaux de la recherche. De façon totalement complémentaire, ils développent également de nombreuses relations partenariales et contractuelles avec les entreprises des
secteurs industriels concernés par leurs domaines de compétences ainsi qu’avec le ministère de la dé37
fense et la DGA.
On peut citer ainsi, pour ne retenir que les exemples les plus importants, la participation active de
l’ENSIETA aux réseaux suivants :
- Pôle de Recherche et d’Enseignement Supérieur « Université Européenne de Bretagne »
- Groupement d’Intérêt Scientifique « Europôle Mer »
- Pôle de compétitivité Mer-Bretagne
- Pôle de compétitivité Image et Réseaux
- Pôle de compétitivité Automobile Haut de gamme.
L’année 2008 a ainsi vu la structuration progressive du Pôle de Recherche et d’Enseignement Supérieur
« Université Européenne de Bretagne », créé en mars 2007. L’élément concret de cette montée en puissance résulte sans nul doute dans le contrat d’objectifs et de moyens, liant pour les années 2008 à 2010
le PRES et la Région Bretagne, qui va permettre de lancer de nouveaux travaux entre les unités de recherche des établissements de la région.
L’implication de l’ENSIETA au sein du GIS Europôle Mer, regroupement de la communauté finistérienne
dans le domaine des sciences et techniques de la Mer, s’est également renforcée. Ce GIS est officiellement reconnu par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche depuis le 15 janvier 2007
et est doté d’un financement de 4 M€ pour la période 2008-2012. Ces activités sont regroupées en cinq
axes scientifiques, dans le domaine des sciences du vivant, des sciences de l’univers et des sciences de
l’ingénieur. Coordonné par un enseignant-chercheur de l’ENSIETA et un ingénieur de l’IFREMER, le projet
scientifique de l’axe 5 : « Systèmes intelligents d’observation, de mesures et d’intervention », construit
dans une démarche participative avec les différents établissements partenaires (SHOM, UBO, ENIB,
Ecole Navale, ENSTB, ISEN, IPEV, IRD, ENSIETA), a lancé ses premières actions de recherche dans le
domaine des observatoires fonds de mer, des hydroplaneurs et profileurs, des systèmes de mesure à
distance du milieu marin (par moyen acoustique et électromagnétique). Un premier groupe de travail
des activités du GIS a été organisé lors de la conférence SeaTechWeek 2008.
La participation de l’école aux différents pôles de compétitivité est toujours très active. Les projets MODENA, ASEMAR, FEMEM et NACRE issus du pôle Mer-Bretagne ainsi que les projets MOPCOM-Soc et
MOPCOM-Ing issus du pôle Image et réseaux ont pleinement démarré en 2008. Le lien avec l’industrie
est toujours aussi important, avec un niveau de ressources contractuelles de l’ordre de 1.5 M€.
Le développement des compétences des laboratoires de l’ENSIETA s’effectue également avec un lien
privilégié avec la DGA et le ministère de la défense ; en cela, l’ENSIETA apporte sa contribution au maintien et au développement de l’expertise technique à la DGA. Cela se concrétise depuis plusieurs années
dans le domaine de la mécanique des structures, de l’acoustique et de la robotique sous-marine, de la
détection électromagnétique, mais aussi plus récemment, mais avec beaucoup de force, en radiologicielle et dans les approches de l’ingénierie des modèles pour les grands systèmes.
L'activité de chacun des laboratoires en 2008 est détaillée dans la suite de ce rapport d’activité.
38
III. LABORATOIRE LBMS
Directeur : Jean-Yves COGNARD
Préambule : projet scientifique du laboratoire LBMS – site ENSIETA
Les travaux de recherche du laboratoire s’inscrivent dans le cadre de l’analyse de la durée de vie des
structures navales. Au vu des problématiques actuelles, deux grandes familles de sollicitations de ces
structures par l’environnement marin sont critiques : la première concerne les chargements cycliques
engendrés en particulier par la houle qui entraînent des phénomènes de fatigue ; la seconde est constituée par les impacts sur l’eau qui engendrent une réponse dynamique des structures pouvant conduire à
leur endommagement. La connaissance des chargements subis par ces structures est donc un enjeu important pour l’architecture navale. Par ailleurs, les structures navales résultant le plus fréquemment d’assemblages de pièces métalliques ou composites, il est important de prendre en compte le procédé de
fabrication (et la variabilité qui peut en résulter). Enfin, l’agressivité du milieu marin dégrade également
les propriétés des matériaux utilisés dans les pièces structurelles. L’intégration de tous ces aspects dans
la problématique de la durabilité des structures navales est au cœur du projet scientifique. Ils sont abordés de façon classique en mêlant des approches de modélisation, de simulation numérique et des démarches expérimentales.
Ce projet scientifique se développe au travers de l’acquisition de compétences générales en mécanique
des matériaux, des structures et des fluides. Elles trouvent donc potentiellement leur champ d’applications dans d’autres domaines d’activités industrielles (automobile, aéronautique…).
A. GENERALITES
1/ Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes
Le LBMS (Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes) résulte de la fusion de 3 laboratoires
brestois (Mécanique des Structures Navales à l’ENSIETA, LIME à l’Université de Brest et LRM à l’ENIB), le
LBMS, dont le champ d’activité concerne la mécanique des solides, des fluides et l’automatique, est
équipe d’accueil depuis janvier 2008.
Les travaux développés au sein du laboratoire LBMS s’inscrivent dans le cadre de l’analyse de la durée
de vie des structures navales. Ce projet scientifique se développe au travers de l’acquisition de compétences générales dans le domaine de la mécanique des matériaux, des structures et des fluides d’une
part et dans le domaine de la commande et du diagnostic des systèmes électromécaniques d’autre part.
Le Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes est structuré en trois axes :
Mécanique des Matériaux et des Assemblages (MMA), coordinateurs : Sylvain CALLOCH, Jean Yves
COGNARD (ENSIETA)
Dynamique des Fluides, des Matériaux et des Structures (DFMS), coordinateurs : Blaise NSOM
(UBO), Alain NEME (ENSIETA)
Commande et Diagnostic des Systèmes Electromécaniques (CDSE), coordinateurs : Mohamed
BENBOUZID (UBO), Emmanuel DELALEAU (ENIB)
Le tableau ci-dessous présente schématiquement les regroupements et la composition des différentes
équipes en termes d’enseignants-chercheurs. Il précise aussi leur nombre dans les sections de rattachement du CNU (éducation nationale) à savoir :
* 60e : mécanique, génie mécanique et génie civil,
* 61e : génie informatique, automatique et traitement du signal,
* 63e : électronique, optronique et systèmes.
39
LRM
ENIB
Axe
MMA
MSN
ENSIETA
1
6
LIME
UBO
DTN Aut
ENSIETA
Total
HdR
4
0
12
+ 1 Ing
DFMS
0
9
CNU
CNU
60
61-63
2
13
/
3
12
/
11
3
2
9
8
28
9
+ 1 Ing
3
+ 1 CA
0
12
+ 1 CA
CDSE
4
0
5
2
+ 2 Ing
Total
5
15
12
2
+ 2 Ing
35
+ 1 Ing
+ 1 CA
+ 2 Ing
+ 1 CA
Composition du laboratoire LBMS et des axes (CA : Chercheur associé ; Ing : Ingénieur)
L'activité de recherche développée à l’ENSIETA se situe principalement dans le domaine de la mécanique
(thématiques MMA et DFMS). Les phénomènes de fatigue, d’impact et de vieillissement sont étudiés, en
particulier, pour les applications du domaine naval. De plus, une attention particulière est portée sur la
prise en compte de l’état initial des matériaux (métalliques, composites et élastomères) et des structures.
L'approche scientifique de ces problèmes mêle à la fois des aspects de modélisation théorique, des aspects expérimentaux et de la simulation numérique (éléments finis, volumes finis et éléments frontières).
2/ Structure fédérative : « Ingénierie des Matériaux et des Systèmes » (IMS)
Le Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche a donné un avis favorable à la mise en
place de cette équipe fédérative « IMS » à partir du 01/01/08 pour une durée de 4 ans. Cette demande
a été déposée fin 2006 dans le cadre de la contractualisation « vague B 2008-2011 » via l’INSA Rennes.
Le responsable du projet est Juan Martinez de l’INSA de Rennes.
Le projet de structure fédérative rassemble la grande majorité des laboratoires universitaires de recherche en ingénierie de la région Bretagne, situés sur trois sites géographiques : Rennes (Laboratoire de
Génie Civil et Génie Mécanique, INSA – UR1 & Laboratoire de Recherche en Mécanique Appliquée de
l’Université de Rennes 1, UR1), Lorient (Laboratoire d’Ingénierie des Matériaux de Bretagne, UBS) et
Brest (Laboratoire Brestois de Mécanique et des Systèmes, ENSIETA – UBO – ENIB). Malgré les structurations et les regroupements opérés, le potentiel de recherche cumulé dans ce secteur d’activité souffre
sans doute d’une lisibilité insuffisante, du fait d’un éparpillement en unités de taille moyenne.
Laboratoire
Dont HdR
LGCGM (INSA, UR1)
Effectif
Enseignants-chercheurs
31
10
Doctorants
(au 1/12/06)
32
LIMAT (UBS)
46
14
34
LARMAUR (UR1)
9 (dont 1 CR CNRS)
4
9
LBMS (ENSIETA, UBO, ENIB)
25
4
11
TOTAL
111
31
86
L’objectif général de la structure fédérative « Ingénierie des Matériaux et des Systèmes » (IMS) est de
coordonner et de développer les travaux de recherche dans le domaine de : l’ingénierie des matériaux
innovants et des systèmes complexes associés (métaux, verres, composites, géomatériaux, éléments de
structures, ouvrages…).
A cette fin, des compétences humaines et des moyens matériels seront mis en œuvre de manière
concertée par les partenaires, en faisant jouer leur complémentarité à différents niveaux, notamment
par :
* le couplage des phénomènes : aspects physiques, chimiques, mécaniques…,
* le développement des approches multi-échelles, de l’échelle nano-métrique (structure intime du matériau) à l’échelle macro-métrique (du système et de l’ouvrage),
40
* les itérations entre expériences et simulations,
* la prise en considération depuis les aspects fondamentaux jusqu’aux applications industrielles.
Les activités de la structure fédérative s’articulent autour de quelques axes de recherche structurants
dont l’animation et la coordination sont assurées par deux coordonnateurs appartenant à des établissements et des laboratoires différents, ceci afin de favoriser et d’élargir les collaborations entre partenaires. Les axes identifiés et les coordonnateurs sont :
* rhéologie et physique des matériaux : C. Lanos (UR1), T. Aubry (UBO),
* nano et micro-mécanique : T. Rouxel (UR1), Y. Grohens (UBS),
* procédés, mise en forme : P. Glouannec (UBS), E. Ragneau (INSA),
* ouvrages et structures sous sollicitations complexes : J.Y. Cognard (ENSIETA), M. Hjiaj (INSA).
Durant l’année 2008, la structure fédérative s’est mise en place progressivement. Cette structure doit
permettre de favoriser la création d’un groupement plus large sur la région dans le cadre de l’Université
Européenne de Bretagne.
3/ Les moyens d’essais spécifiques
Les deux moyens d’essais de structures en fatigue et en choc (voir les figures 1 et 2) ont été présentés
lors de l’inauguration du centre de recherche de l’ENSIETA le 27 septembre 2005 par la ministre de la
Défense. Durant les années 2007 et 2008, différentes campagnes d’essais ont été réalisés avec la machine de choc. Pour la plateforme de fatigue multi-axiale une « plaque d’interface » a été réalisée pour
rigidifier le bâti du dispositif expérimental ; les essais de recette ont été réalisés fin 2008 ; les deux vérins de 400 kN correspondent bien au cahier des charges imposé, par contre des modifications sont en
cours de réalisation pour rigidifier les « rotules » du vérin de 2000 kN. Les montages pour la réalisation
des premières études expérimentales sur la plateforme de fatigue multi-axiale ont été conçus durant
l’année 2008 (étude en fatigue d’assemblages soudés et d’hélices). Les essais sont prévus durant l’année
2009.
Figure 1 : Plateforme de fatigue multi-axiale
Figure 2 : Machine de choc
La machine de traction-torsion, financée pour 1/3 par le Pôle Mécanique Brestois (financement PPF du
Ministère de la Recherche) et pour les 2/3 par l’ENSIETA, sera livrée début 2009.
4/ Bilan chiffré de l’activité
Le tableau ci-dessous résume en quelques chiffres l’activité du laboratoire LBMS – site ENSIETA pour
2008. Il est important de noter que plusieurs études sont réalisées en collaboration avec les enseignants
chercheurs du LBMS des sites UBO et ENIB.
41
Personnels au 31/12/2008
Enseignants Chercheurs (ETP)
Etudiants 2008
18
(+ 1 ATER)
IEPA
Ingénieurs et cadres techniques
0
0
Doctorants
15
Doctorants extérieurs
1
Stagiaires DEA
Autres stagiaires (> 2 mois)
5
6
Travaux année 2008
Publication dans les revues spécialisées avec comité de lecture
25
Communications
40
Thèses soutenues
3
HDR soutenues
1
Colloques organisés
1
Séminaires organisés
0
Contrats notifiés en 2008
Origine
Industriel
Organisme public
Subventions
Recettes 2008
Nombre
Montant (k€)
Montant (k€)
4
3
/
62
153
/
36
368
/
L’année 2008 a vu l’arrivée en septembre de Monsieur Kostia Roncin, en remplacement de Volker Bertram, pour participer à l’encadrement des étudiants de l’option de 3ème année « Architecture Navale et
Offshore » ; en recherche, il travaillera sur la thématique des « Chargements hydrodynamiques ».
Pour ce qui est de la valorisation scientifique, l’année 2008 a vu une stabilisation des publications par
rapport à l’année précédente.
Une augmentation de l’activité contractuelle a été réalisée par rapport à l’année précédente.
5/ Développement des collaborations
Cette année, le laboratoire a poursuivi ses efforts de communication au sein de la DGA, en participant en
particulier au conseil d’évaluation du métier plates-formes navales.
Des contrats de recherche ont été signés avec PSA, ARCELOR MITTAL, SIKA et AIRBUS.
En ce qui concerne les collaborations académiques, le laboratoire a continué son action dans le développement du Pôle Mécanique Brestois.
De plus des collaborations avec les Universités de Cranfield (Angleterre) et de Porto (Portugal) ont débutés en 2008.
B. ACTIVITES DE RECHERCHE
Les activités de recherche menées à l’ENSIETA dans le cadre du LBMS sont principalement regroupées
dans 2 des 3 axes du laboratoire.
Après une présentation des thématiques de ces deux axes, les principales actions de recherche menées
durant l’année 2008 sont exposées.
1/ Axe « Mécanique des Matériaux et des Assemblages » (MMA)
L’objectif principal des activités de recherche de l’axe MMA est de fournir des outils de dimensionnement
permettant, d’une part, d’assurer la fiabilité et la durabilité des constructions en prenant en compte les
conditions d’environnement et, d’autre part, d’utiliser de façon plus rationnelle les matériaux du Génie
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mécanique et en particulier du Génie naval.
Pour atteindre cet objectif, les stratégies développées sont variées, mais elles reposent toutes sur la
mise en œuvre d’essais (sur éprouvette ou sur structure) et de simulations. La confrontation essai-calcul
permet alors d’aboutir à des modèles prédictifs et utilisables.
L’axe MMA est structuré en deux thèmes majeurs.
1.1. Comportement et fatigue des matériaux
Le premier thème porte sur « la mécanique et la fatigue des matériaux ». Les matériaux considérés vont
des aciers aux polymères en passant par les matériaux composites et les alliages à mémoire de forme.
Le principal objectif est le développement de lois de comportement utilisables pour simuler et prévoir la
tenue en service des structures mécaniques et en particulier navales. Une attention particulière est portée sur la détermination et la prise en compte d’un état initial non-standard (contraintes résiduelles,
écrouissage initial, gradients de propriétés mécaniques, physiques ou morphologiques…) affectant les
propriétés mécaniques des matériaux.
Caractérisation rapide à partir d’essais d’auto-échauffement de la tolérance aux défauts initiaux vis-à-vis
de la fatigue polycyclique : application aux matériaux de fonderie pour hélice marine (Anthony Ezanno,
Cédric Doudard, Sylvain Calloch).
L’expérience industrielle montre que les ruptures en service des pièces mécaniques sont le plus souvent
causées par la fatigue. Or, la fatigue des matériaux et des structures est un phénomène complexe dans
la mesure où il dépend d'un grand nombre de paramètres : taille de la pièce, composition chimique et
microstructure du matériau, amplitude et multi axialité du chargement mécanique, environnement, température,... Dans le cas des pièces mécaniques obtenues par fonderie, une difficulté supplémentaire de
taille s’ajoute à la liste précédente : l’influence des défauts initiaux.
En effet, la fonderie, qui offre les énormes avantages de pouvoir produire des pièces de taille imposante
et de forme complexe en une seule opération, a aussi l’inconvénient de produire des pièces contenant
inévitablement des défauts de fabrication dont la nature et l’origine sont très variées et dépendent de la
technique de fonderie et de l’alliage utilisé. Ces défauts initiaux (i.e., retassures, soufflures, ségrégations…) constituent des éléments clés dans le scénario de rupture à la fatigue polycyclique des pièces
moulées. Toutefois, tous ne présentent pas la même nocivité et par conséquent, on peut être conduit à
tolérer la présence de certains défauts. Mais la tolérance de ces défauts implique l’utilisation d’une méthode de prévision de la tenue en service des pièces moulées vis-à-vis de la fatigue polycyclique qui
prenne en compte, d’une part, la nature et la distribution initiale de ces défauts et, d’autre part, leur rôle
sur le scénario de rupture.
Or, malgré les avancées significatives qui ont pu être faites en ce qui concerne aussi bien le calcul des
pièces à la fatigue que la compréhension des mécanismes microstructuraux contrôlant la dégradation
des matériaux sous sollicitations répétées, les outils de calcul prédictifs prenant en compte l’influence
d’une population de défauts sur les propriétés à la fatigue des pièces de fonderie font actuellement défaut.
Il est à noter que la prise en compte de l’influence du mode d’obtention sur les propriétés en service (et
en particulier vis-à-vis de la fatigue) pour améliorer la fiabilité des composants et des systèmes est un
thème en plein développement actuellement dans les industries des transports aéronautiques, ferroviaires ou navals, de l’automobile et de la production d’énergie.
Les objectifs de ce travail de recherche, proposés dans le cadre d’une collaboration entre DCNPropulsion, la DGA et le Laboratoire LBMS, sont d'aboutir, d’une part, à une bonne compréhension des
mécanismes microstructuraux qui contrôlent le couplage « défauts initiaux - propriétés de tenue à la fatigue », d’autre part, de proposer une modélisation de ces phénomènes, et enfin, de développer un outil
d’aide au dimensionnement des pièces de fonderie qui prend en compte la population initiale de défauts
résultant du mode de fabrication.
L’objectif majeur de ce projet est donc d’arriver à proposer et à valider une « Méthode Rationnelle et
Rapide de Prévision de la Tenue à la Fatigue des Pièces de Fonderie Contenant des Défauts Initiaux» et
d’aboutir à la détermination de la valeur critique (vis-à-vis de la tenue à la fatigue du composant) de
chaque paramètre caractérisant un défaut (i.e., taille, forme, élancement, distance par rapport aux autres défauts…).
Étude et modélisation de l’influence de la mise en forme sur les propriétés à la fatigue multiaxiale des
aciers de tôle pour l’automobile à partir d’essais d’auto-échauffement (Rémi Munier, Cédric Doudard,
Sylvain Calloch).
La fatigue polycyclique (i.e., fatigue à grand nombre de cycles ou fatigue HCF) est un aspect du comportement mécanique des aciers particulièrement insidieux du fait de son caractère progressif et masqué.
De plus, c’est un phénomène complexe dans la mesure où il dépend d'un grand nombre de paramètres :
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composition chimique et microstructure du matériau, taille de la pièce, amplitude et multi axialité du
chargement mécanique, environnement, température,... Au cours des dernières années, des avancées
significatives ont pu être faites, en ce qui concerne aussi bien le calcul des pièces à la fatigue que la
compréhension des mécanismes microstructuraux qui contrôlent la dégradation des matériaux sous sollicitations répétées. Cependant, l'influence du mode d’obtention des pièces (e.g., par déformation plastique) sur leur comportement à la fatigue, reste un domaine encore peu exploré : une bonne connaissance des mécanismes couplant les propriétés de fatigue à l’état initial du matériau, conséquence de sa
mise en forme préalable, et les outils de calcul prédictifs correspondants, font actuellement défaut. L’une
des raisons majeures, pour expliquer ces carences, est sans aucun doute le temps prohibitif qu’il faudrait
consacrer à des campagnes d’essais de fatigue classiques sur aciers écrouis pour identifier de façon
quantitative l’influence d’une déformation plastique initiale sur les propriétés HCF de l’acier considéré. En
outre, ces campagnes d’essais laborieuses doivent être réalisées pour différents états de pré déformation
(e.g., de traction, de cisaillement, de bi-traction…) et pour chaque nuance d’acier. On comprend alors
que cela représente un frein à l’étude et à la modélisation de l’influence de la mise en forme sur les propriétés à la fatigue HCF des aciers.
Nous proposons dans ce projet de thèse en collaboration avec ArcelorMittal, d’une part, de développer
des méthodes expérimentales d’identification rapide des propriétés à la fatigue à grand nombre de cycles
d’acier écrouis basées sur des essais d’auto-échauffement et, d’autre part, de proposer une modélisation
probabiliste ad hoc permettant de prévoir la tenue en service des pièces obtenues par déformation plastique.
Étude de la fatigue thermo-mécanique des alliages à mémoire de forme (Luc Saint Sulpice, Shabnam
Arabab Chirani (ENIB), Sylvain Calloch)
Les Alliages à Mémoire de Forme (AMF) sont des matériaux métalliques dans lesquels il existe une transformation de phase solide / solide, que l'on appelle transformation martensitique par analogie au cas des
aciers. Dans le cas des AMF, la transformation martensitique provoque des changements de forme qui
peuvent être spectaculaires.
Dès 1969, la première application industrielle de ces matériaux était réalisée avec l'utilisation de manchons de forme pour raccorder des tuyauteries hydrauliques sur les avions F14. C'est dans les années 80
que ces matériaux vont réellement prendre leur essor avec la découverte d'alliages à base de cuivre (CuZn-Al, Cu-Al-Ni) puis d'alliages à base de fer (Fe-Mn-Si) dans les années 90.
L’étude du comportement thermo-mécanique des alliages à mémoire de forme n’est abordée que depuis
une petite vingtaine d’années. Des différentes études réalisées à ce jour ressortent deux types de modèles de comportement. Le premier repose sur une approche macroscopique phénoménologique et le second sur une approche plus physique donnant lieu aux modèles micromécaniques. On peut dire, aujourd’hui, que les modèles macroscopiques et micromécaniques proposés donnent des résultats pertinents concernant la description du comportement des AMF et, plus particulièrement, le comportement
super-élastique de ces alliages.
Par contre, la fatigue et le comportement sous sollicitations cycliques des AMF n’ont été que très peu
étudiés à ce jour. Cet état de fait est assez paradoxal dans la mesure où la maîtrise de ces deux aspects
(i.e., fatigue et comportement sous sollicitations cycliques) est capital pour, d’une part, aborder le dimensionnement et, d’autre part, assurer la fiabilité des systèmes mécaniques utilisant ces alliages.
Étude expérimentale et numérique du comportement mécanique à la fatigue d’outils endodontiques en
alliage à mémoire de forme du type NiTi (Valérie Chevalier, Shabnam Arabab Chirani (ENIB), Réza Arbab
Chirani (UBO), Sylvain Calloch).
Les outils dentaires endodontiques permettant d’effectuer des traitements au niveau des racines sont
réalisés soit en acier inoxydable, soit en alliage Ni-Ti. Les alliages Ni-Ti utilisés appartiennent à la famille
des Alliages à Mémoire de Forme (AMF).
L’expérience acquise par la pratique et de nombreuses études expérimentales ont montré des avantages
incontestables quant à l’utilisation des alliages Ni-Ti par rapport aux solutions classiques en acier inoxydable. Les outils en Ni-Ti sont plus souples et épousent mieux la forme plus ou moins complexe des racines. Ces deux avantages sont dus à un aspect tout à fait particulier du comportement mécanique des
AMF : la super-élasticité. Lorsque ces matériaux sont sollicités à une température supérieure à leur température caractéristique Af (ie, austenite finish), ils se déforment de manière « réversible » jusqu’à des
niveaux de déformation qui peuvent atteindre 8%. Le mécanisme de déformation à l’origine de cette
super-élasticité est basé sur un changement de phase solide/solide du type martensitique. Les alliages
Ni-Ti sont donc très attractifs dans le cadre de la réalisation d’outils dentaires.
Malheureusement et malgré leur grande souplesse, il subsiste des cas de rupture par fatigue d’outils
dentaires en service. On comprend aisément que la tache du praticien se complexifie en cas de rupture
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de l’outil.
L’étude et la prévision de la rupture par fatigue des outils Ni-Ti sont des problèmes complexes pour au
moins quatre raisons de nature différente. Tout d’abord, les outils ont des géométries complexes. Ils
sont hélicoïdaux, élancés, de forme conique et présentent des variations de section importantes. Ensuite,
les chargements mécaniques, que subissent les outils dentaires en service, sont cycliques, mal connus et
combinés (ie, des sollicitations de flexion superposées à des sollicitations de torsion). On parle de chargements mécaniques cycliques complexes non-proportionnels. De plus, les amplitudes des déplacements
imposés aux outils dentaires sont importantes. Et enfin, le comportement mécanique des alliages Ni-Ti
est non-linéaire, hystérétique et fortement affecté, d’une part, par l’aspect cyclique du chargement (ie, la
réponse mécanique des alliages à mémoire de forme dépend du nombre de cycles appliqué) et, d’autre
part, par le caractère multiaxial non-proportionnel du chargement mécanique (ie, un mécanisme de déformation supplémentaire apparaît sous chargement multiaxial complexe). Cette dernière caractéristique
fait que la plupart des modèles permettant de décrire le comportement super-élastique des AMF sous
chargement uni-axial sont mis en échec en situation de sollicitation multiaxiale.
Nous proposons de mettre en place, dans ce programme de travail, une méthodologie basée sur des
travaux expérimentaux et numériques sur différents instruments endodontiques en Ni-Ti. Ces développements permettront à terme, d’une part, d’améliorer la fiabilité des outils dentaires en Ni-Ti et, d’autre
part, d’aller vers la définition d’une utilisation plus rationnelle des instruments.
Fatigue et vieillissement des élastomères (thermique et en environnement marin) (Vincent Le Saux, Yann
Marco, Sylvain Calloch).
Cette étude se fait dans le cadre du projet FEMEM (durabilité des pièces en élastomères : fatigue et vieillissement marin), qui a été labellisée et financée par le Pôle Mer en juin 2007. L’ENSIETA est porteur de
ce projet, qui réunit également les partenaires suivants : DCNS, TRELLEBORG (Modyn et Oil and Marine), IFREMER et l’UBO. La thèse de V. Le Saux est ainsi associée à ce projet. Les objectifs de l’étude
sont de proposer des outils de caractérisation rapide, tant du point de vue de la fatigue que de celui du
vieillissement.
Les applications considérées touchent d’une part les pièces et l’influence du vieillissement thermique et
d’autre part les pièces en milieu marin associées au vieillissement en environnement marin. Les matériaux utilisés seront au nombre de 3 : du Chloroprène (Trelleborg Oil and marine), du néoprène (DCNS)
et du caoutchouc naturel chargé (Trelleborg Modyn). Pour le vieillissement thermique, les conditions seront les conditions standards rencontrées dans les cahiers des charges automobiles ou des conditions
issues de retour pièces. Pour le vieillissement marin, 2 types de vieillissement seront envisagés (eau de
mer seule, eau de mer et exposition à l’air), ce qui correspond aux vieillissements subis par les pièces
que peuvent fournir à la fois Trelleborg Oil and Marine et DCNS. L’étude des vieillissements se fera principalement de manière découplée dans cette étude, avec quelques tests de vieillissement couplés. Pour
chacun des cas d’études, nous disposerons du matériau vierge et de structures vieillies en service, ce qui
offre une opportunité rare de compréhension des mécanismes et de validation des tests de vieillissement
accélérés. La technique de caractérisation rapide en fatigue est basée sur le suivi thermographique de
l’auto-échauffement, technique validée sur les matériaux métalliques et dont les premiers développements pour les matériaux élastomères sont prometteurs. Une phase de validation sur structures est prévue pour les cas industriels envisagés et devrait permettre d’utiliser la plate forme multi-axiale de forte
capacité disponible au laboratoire.
Les principales avancées en 2008 :
- validation du protocole d’auto-échauffement sur une dizaine de matériaux standards de l’industrie,
- implantation numérique d’un modèle hyper-élastique adapté,
- vaste campagne expérimentale de vieillissement marin accéléré (20 conditions différentes pour plusieurs centaines d’éprouvettes) avec mesures mécaniques et physiques associées en cours,
- suivi de l’endommagement par tomographie X.
Fatigue thermo-mécanique des structures antivibratoires pour l’automobile : Cas des pièces en caoutchouc naturel chargé de noir de carbone (Thomas Ramade, Yann Marco, Sylvain Calloch).
Cette étude se fait dans le cadre de la thèse CIFRE de Thomas Ramade (début octobre 2007), avec la
Société Trelleborg Modyn (Ingénieur pilote, P. Charrier).
Le premier point important de cette action de recherche est associé à la mise en place d’un lien entre la
tenue en fatigue et la température (en particulier pour la phase de propagation). Ce point présente deux
aspects, d’une part la cristallisation sous contrainte, et d’autre part le vieillissement thermique. Le second point consiste en la modélisation de l’auto-échauffement au sein de composants en élastomère. Il
s’agit de pouvoir évaluer de manière pragmatique l’échauffement d’un composant élastomère à partir
des propriétés du matériau. L’idée est de se baser sur l’énergie dissipée, sans en détailler les sources et
de pouvoir prédire l’élévation de température locale pour des chargements mécaniques complexes. En45
suite une évaluation d’un dommage de fatigue thermo-mécanique lors d’un essai à chargement mécanique et profil thermique variables doit être réalisée.
Le but est de pouvoir faire une « réduction » des signaux pistes mécaniques et thermiques proposés par
les constructeurs automobiles dans leurs cahiers des charges, ceci afin de réduire les durées des tests de
validation de composants, tout en gardant un caractère endommageant fidèle au signal original. Cette
étude profite en particulier d’une campagne expérimentale très riche réalisée par la société Trelleborg
pour Renault et PSA.
Fatigue des thermoplastiques fibrés pour les applications automobiles : influence du procédé (Loïc Jégou, Yann Marco, Sylvain Calloch).
L’objectif de la thèse est d’optimiser la prédiction de la tenue en fatigue d’une pièce automobile structurelle en PA66GF50, en améliorant la caractérisation expérimentale de la tenue en fatigue du matériau et
en cherchant à optimiser la prise en compte de l’influence du procédé de fabrication dans la démarche
de dimensionnement.
Le contexte de la thèse est celui du remplacement des pièces en aluminium pour les applications structurelles par des pièces en thermoplastique fibré. Il est en particulier vital dans le contexte automobile actuel, non seulement de valider une démarche de dimensionnement en fatigue mais surtout de pouvoir
l’optimiser afin de réduire au maximum les coûts et le poids des pièces. Nous nous intéressons dans
cette étude plus particulièrement à la prise en compte du procédé de fabrication dans la démarche de
dimensionnement. En effet, la structure et les propriétés du matériau sont très dépendantes des conditions d’injection (anisotropie, structure sandwich, cristallinité, taux de charges locaux, …) et l’influence
de ces paramètres sur la tenue en fatigue est aujourd’hui très mal connue.
Il s’agit donc ici de faire varier les microstructures induites à l'issue du procédé et de les relier aux propriétés mécaniques associées (propriétés élasto-visco-plastiques et de tenue en fatigue, mécanismes de
rupture,...) en faisant varier les conditions d’injection et les géométries d’éprouvettes (H2, ISO 527 1A).
Le développement d’une procédure de détermination rapide des propriétés à la fatigue par des essais
d’auto-échauffement est également visé afin de réduire les temps d’études et de proposer un outil industriel pertinent. Enfin, nous chercherons à valider les démarches existantes qui intègrent les aspects process (simulation numérique de l’injection, passerelle micro-macro, calcul de structure anisotrope) au travers d’essais de validation de la pièce considérée en statique et en fatigue.
Cette étude est réalisée en collaboration étroite avec la société Trelleborg.
Thermoplastiques sous sollicitations cycliques : comportement, fatigue et durée de vie (Antoine Launay,
Yann Marco, H. Maitournam (LMS-X), I. Raoult (PSA))
L’objectif de la thèse est de proposer une méthode pour garantir la tenue d’une structure en PA66GF
soumise à un chargement cyclique représentatif du chargement vu par les pièces en service. Cette méthode doit être suffisamment simple et efficace pour pouvoir être appliquée en bureau d’étude.
Le contexte de la thèse est celui du dimensionnement en fatigue des composants en thermoplastiques
chargés en fibres de verre actuellement présents sous capot (raccord de sortie turbo, collecteur d’admission) ou susceptibles de s’y trouver prochainement (cales moteur, supports d’accessoire). Aujourd’hui, la
chaîne numérique repose sur des outils et modèles mis en place pour les matériaux métalliques et dont
la pertinence pour les matériaux plastiques n’est pas vérifiée. La famille de matériaux visée est celle des
polyamides 6,6 chargés en fibre de verre (PA66 GF), qui sont très usités.
Une première difficulté réside dans la détermination des champs mécaniques locaux qui sont à l’origine
de l’endommagement, à partir du chargement structural. Ces matériaux présentent en effet un comportement complexe : élasto-visco-plastiques, fortement anisotropes et fortement sensible à l’environnement physicochimique (taux d’humidité notamment) et à la température. Une première étape de la thèse
consistera donc à dégager les paramètres de premier ordre pour proposer une loi de comportement du
matériau la plus simple possible mais suffisamment représentative pour accéder aux sollicitations locales
qui sont la donnée d’entrée d’un critère de fatigue.
Dans un second temps, on s’attachera à comprendre les mécanismes d’endommagement en fatigue. On
s’intéressera notamment à l’influence de paramètres comme la moyenne du chargement, la multiaxialité, la fréquence, la température et le vieillissement.
Elaboration d’un outil numérique dédié à la simulation du procédé de fabrication des matériaux composites à résine thermodurcissable - prédiction des contraintes internes (Njaramalala Rabearison, Christian
Jochum).
Ce travail présente une approche de modélisation ayant pour objectif la prédiction de l’évolution des
contraintes internes pendant la cuisson d’une matrice thermodurcissable.
En effet, il est nécessaire de contrôler le développement des propriétés physiques et mécaniques durant
la cuisson pour améliorer la qualité finale du matériau obtenu. Les contraintes internes et les défauts
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générés comme les porosités et craquelures résultent d'un processus complexe où les phénomènes thermiques, la physico-chimie, et la mécanique sont impliqués.
La réaction chimique de durcissement de la résine est un processus thermo activable et exothermique,
générant de fait des gradients de propriétés (taux de réticulation, contraction chimique, modules). En
outre, tout au long de la cuisson les caractéristiques mécaniques se développent avec la température et
le degré de conversion de la réaction chimique.
Un soin particulier a été apporté cette année à la modélisation de la cinétique chimique avec la prise en
compte des phénomènes diffusifs avec le modèle proposé par Fourrier et al. qui intègre un facteur de
diffusion au modèle bien connu de Kamal et Sourour.
La mise en œuvre numérique d’un modèle couplant la chimie, la thermique et la mécanique dans le code
de calcul par éléments finis Abaqus a été réalisée. Les couplages envisagés sont relativement classiques
(contraction générée par la cuisson, chaleur de réaction), et le comportement de la résine est appréhendé par une loi élastique évolutive avec le degré d’avancement local de la cuisson mais également avec la
température locale et de la température de transition vitreuse correspondante à l’état de matrice considéré.
Une comparaison des résultats de simulation avec des données expérimentales a déjà été effectuée. Les
résultats sont en très bon accord pour la prédiction des champs de température qui ont été mesurés expérimentalement. Cette confrontation a également permis de valider la modélisation de l’évolution des
propriétés thermique de la matrice en formation.
Une proposition de modélisation du comportement viscoélastique évolutif au cours de la cuisson a également été démarrée. L’approche envisagée se base sur un modèle de Zener généralisé à 50 termes mais
dont la description des paramètres rhéologiques est approchée par une distribution statistique (cf. travaux du Pr. Cunat). L’indentification a déjà été faite en s’appuyant sur les modules élastiques et de
perte, mais un effort doit encore être fait pour l’écriture d’une relation de comportement correspondante.
Le niveau de contrainte élastique calculé par élément fini semble être réaliste en comparaison avec les
observations expérimentales faites sur la cuisson d’une résine époxy dans un récipient en pyrex. En outre, l'étude fournit également un début de validation du modèle en traitant le cas de l’instabilité d’une
fibre de carbone incorporée dans une résine époxy. C'est une excellente structure test pour la simulation
des contraintes internes par la comparaison avec l’observation expérimentale de l’ondulation de la fibre.
Ce travail apporte une contribution stratégique pour la compréhension du mécanisme des contraintes
internes développées au cours de la cuisson.
Cette activité est menée en collaboration avec Jean Claude Grandidier du laboratoire LMPM de Poitiers.
Loi originale de comportement élastoplastique en grandes déformations et sans dérivation temporelle du
tenseur de contrainte (Guilhem Blès, Alain Nême).
Une loi de comportement élastoplastique originale est proposée dans un formalisme de grandes déformations assez abouti. Une thermodynamique intégrant les effets de l’irréversibilité du comportement est
également proposée. L’écriture de cette loi est largement basée sur le concept de configuration relâchée
(J. Mandel), mais dont l’évolution est originale car issue d’un schéma utilisant une notion proche d’une
distance dans l’espace non vectoriel des configurations ou placements de la matière. Cette loi élastoplastique est donc définie sans aucune dérivation temporelle du tenseur de contrainte ; cela permet peutêtre d’éviter la difficile question du choix de la dérivation objective ; Jaumann, Green-Naghdi ou autres.
Cette loi est en cours de définition théorique, même si elle est en grande partie fixée. Une réduction de
cette loi, proche des lois du type « plastique parfait », est définie et implémentée dans le code AbaqusExplicit via la routine utilisateur « Vumat ». Ceci permettra une validation de la possibilité d’implémentation de cette loi originale dans un code commercial, ainsi qu’une comparaison avec d’autres lois élastoplastiques plus classiques.
L’objectif de la proposition de cette loi est d’éventuellement ouvrir un champ de travail pour la modélisation dans une direction sans doute peu explorée, de proposer une loi robuste pour les ultra-grandes déformations et enfin peut-être d’étudier, en vue de leur modélisation, les comportements des matériaux
aux chargements multiaxiaux non-proportionnels par une voie théorique ; en effet au contraire de lois
phénoménologiques qui s’enrichissent par les observations expérimentales, cette loi est basée sur un
concept théorique qui pourrait être prédictif pour le comportement des matériaux en chargement multiaxial.
1.2. Comportement des assemblages
Le deuxième thème porte sur l’étude et la modélisation du comportement des assemblages pour la prédiction du comportement et de la durée de vie des structures. En effet, les parties « assemblages » des
structures sont souvent le siège de contraintes mécaniques importantes associées à la géométrie de la
liaison et aux solutions technologiques utilisées ; ces sollicitations génèrent souvent des comportements
non linéaires localisés. La modélisation correcte de certains assemblages demande aussi une prise en
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compte du processus de fabrication. Enfin, la prise en compte de la variabilité des paramètres
(matériaux, géométriques, conditions d’assemblages…), du caractère stochastique des sollicitations extérieures nécessite le développement d’approches « mécano-fiabilistes ».
Modélisation de l’amorçage de fissure de fatigue dans un joint soudé de type naval : étude expérimentale et numérique (Carole Erny, David Thevenet et Jean-Yves Cognard).
Ce travail, réalisé en partenariat avec DCNS, porte sur l'étude du comportement en fatigue d'assemblages soudés (aciers S355 et DH36) représentatifs d'éléments de structures navales. Une méthode de prévision de la durée de vie en fatigue de tels assemblages, basée sur l’utilisation d’un modèle d’endommagement à deux échelles, a été développée. Celle-ci se décompose en deux étapes. Dans un premier
temps, un calcul de structure par éléments finis permet d'obtenir les cycles contrainte-déformation stabilisés en tout point de l'assemblage soudé pour un chargement d'amplitude constante ou variable. Ce
calcul prend en compte le comportement élasto-plastique du métal de base, une variation de la limite
d'élasticité dans la soudure basée sur des mesures de micro dureté, la géométrie locale en pied de cordon obtenue par photographie ou mesure laser (WISC) du profil de l’éprouvette, et la présence éventuelle de contraintes résiduelles. Puis, dans le cas où une adaptation élastique rapide se produit, un
post-traitement permet de calculer la durée de vie à l'amorçage d'une fissure de fatigue, par l'utilisation
d'un modèle d'endommagement à deux échelles basé sur les travaux de Lemaitre et al. Les paramètres
matériaux du modèle ont été identifiés à partir de courbes de Wöhler établies pour le métal de base mais
également pour la Zone Affectée Thermiquement obtenue par application d’un traitement thermique sur
le métal de base.
Tout d’abord appliquée à des plaques soudées bout-à-bout sollicitées en flexion dans la thèse de N. Lautrou (octobre 2007), l’utilisation de cette méthode a permis d’établir une bonne corrélation entre résultats expérimentaux et numériques. Il a donc été envisagé de poursuivre ce travail en adaptant progressivement cette méthode à des assemblages soudés plus complexes soumis à d’autres types de chargements. Ce travail est actuellement poursuivi par C. Erny, dans le cadre de sa thèse débutée en octobre
2007 (convention CIFRE – DCNS). Celle-ci porte sur le calcul de la durée de vie en fatigue de joints cruciformes et de panneaux munis de deux raidisseurs croisés (assemblage représentatif d’une liaison tôle/
raidisseurs rencontrée en fond de bâtiment de surface). Les comparaisons entre résultats numériques et
expérimentaux établies sur des joints cruciformes sollicités en traction/compression se montrent encourageantes et un dispositif de mesure, destiné à la détection de fissures de fatigue de faible profondeur
(500µm) et basé sur l’utilisation de courants alternatifs (ACPD), a été mis en place. Les panneaux raidis
étudiés génèrent quant à eux un état de contraintes localement multiaxial qui est pris en compte par le
modèle de fatigue employé. Des essais de fatigue sur éléments structuraux (échelle 1) sont prévus dans
le cadre de cette étude grâce à l’utilisation de la plate-forme de fatigue disponible au laboratoire couplée
aux vérins de 400 kN. Une comparaison des durées de vie pour le type de chargement envisagé pourra
alors être établie et permettront d’analyser la validité de la méthode proposée dans le cas de structures
industrielles.
Analyse et modélisation du comportement d’une colle dans un assemblage (Romain Créac’hcadec, Laurent Sohier (UBO), Jean Yves Cognard).
L’objectif de cette étude, soutenu par la région Bretagne, est de proposer des outils de dimensionnement des assemblages collés pour applications navales. Elle est réalisée en partenariat entre l’ENSIETA,
l’IFREMER, l’UBO, l'ENS de Cachan, CDK et HDS. Dans le cadre de travaux réalisés en collaboration entre
l’ENSIETA, l’IFREMER (Peter Davies) et l’UBO (Laurent Sohier), un dispositif de type « Arcan », adapté
pour l’étude du comportement d’un assemblage « métal-métal » et permettant de limiter les effets de
bord a été développé. Des techniques d’identifications inverses sont utilisées pour l’identification d’une
loi de comportement de la colle prenant en compte les caractères non linéaire et anisotrope. Pour les
chargements monotones, une loi de comportement élasto-visco-plastique non-associée avec écrouissage
isotrope utilisant une fonction seuil elliptique pour les problèmes plans et couplée à des éléments d’interface (ou éléments cohésifs) a été proposée. Cette approche permet de bien représenter les différents
phénomènes expérimentaux observés pour une large classe de sollicitations radiales. De plus, une étude
comparative entre les résultats des essais Arcan en cisaillement et des essais normalisés TAST ont
confirmé la forte influence des effets de bord sur la caractérisation du comportement de la colle. Ces
conclusions sont aussi en accord avec les résultats de différentes simulations éléments finis réalisées en
prenant en compte le comportement non linéaire de la colle. L’expérience associée à la conception du
montage Arcan, développé pour cette étude, a conduit à proposer un essai modifié de type TAST, possédant différents avantages et permettant de fortement limiter les effets de bord pour obtenir une caractérisation « fiable » du comportement de la colle en cisaillement. Le montage prototype, dont la conception et la fabrication ont été réalisées en collaboration avec DTN/CMA (ENSIETA), permet à partir d’éprouvettes simples de caractériser le comportement en cisaillement d’une colle dans un assemblage. Des
campagnes d’essais sont en cours dans le cadre de collaborations avec STRUCTIL d’une part et SIKA
d’autre part. De plus, cette étude montre qu’une phase importante de l’optimisation d’un assemblage
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collé est associée à la recherche de géométries des différentes pièces permettant de limiter les effets de
bord à partir de calculs sous l’hypothèse de comportement élastique linéaire de l’adhésif. Ces travaux ont
été réalisés dans le cadre de la thèse de R. Creac’hcadec (soutenue fin 2008).
Analyse du comportement d’assemblages collés mixtes (Jean Yves Cognard, Laurent Sohier (UBO), Romain Créac’hcadec).
Pour aborder la problématique du collage mixte une adaptation du montage Arcan, pour les assemblages
métal-colle-composite-colle-métal a montré l’influence de la contrainte normale (au plan du composite)
sur la rupture par délaminage du composite. De plus, un essai de caractérisation du comportement du
collage d’un rail (servant au guidage de la grand voile) sur un mât composite de bateau de compétition a
été réalisé pour analyser l’influence de plusieurs paramètres (géométries du rail, du mât …). Un travail
d’optimisation de la géométrie du rail et du mât composite est à l’étude pour minimiser les effets des
concentrations de contrainte associés à cette application industrielle comportant de nombreuses
contraintes de fabrication (conception du rail, conception du mât, choix des matériaux, poids de mât
équipé…). L’objectif est d’augmenter les charges transmissibles par ces assemblages collés mixtes.
De plus, l’adaptation du montage Arcan proposé permet de définir un dispositif expérimental permettant
de caractériser sous certaines conditions, en particulier des plaques relativement fines, les composites
sous chargements hors plan. Une étude de l’optimisation des composites pour résister à des sollicitations
hors plan est en cours ; elle est réalisée en collaboration avec CDK. En particulier une procédure de
conception de plaque composite a été trouvée pour résister à des contraintes hors plan supérieures aux
contraintes transmissibles par un joint de colle. De plus, l’étude de l’influence de renforts de type
« zpin » est en cours. Ce travail est une première étape pour l’optimisation des collages mixtes avec
composites. Cette étude doit être continuée, en effet il existe très peu de dispositifs expérimentaux permettant de caractériser les composites sous chargements hors plan. Différentes solutions sont à l’étude
pour limiter les dispersions associées à la fabrication des composites ; en particulier, une technique d’usinage des composites proposée récemment par l’Université de Cranfield est en cours de test.
Cette étude doit ce poursuivre dans le cadre d’une collaboration avec AIRBUS Toulouse.
Etude de l’influence de la pression hydrostatique sur le comportement d’une colle dans un assemblage
(Luca Da Silva (Université de Porto), Jean Yves Cognard, Peter Davies (IFREMER), Romain Créac’hcadec,
Laurent Sohier (UBO)).
Cette étude, réalisée en collaboration entre l’Université de Porto, IFREMER et le LBMS, a obtenu un financement européen dans le cadre du projet METRI (géré par IFREMER) pour réaliser deux campagnes
d’essais. Pour étudier l’influence de la pression hydrostatique sur le comportement mécanique d’un matériau, un dispositif expérimental spécifique existe à IFREMER : un caisson permettant d’atteindre une
pression de 100 MPa (CHEM) couplé à une machine de traction. Une première campagne d’essais à été
réalisée fin 2008 et les résultats sont très intéressants. En effet beaucoup d’auteurs soulignent qu’il est
important de prendre en compte l’influence de la pression hydrostatique pour décrire le comportement
mécanique d’une colle, mais très peu de données expérimentales existent pour identifier ces effets. Des
résultats intéressants ont été obtenus en analysant l’influence de la pression hydrostatique sur comportement d’un assemblage collé en cisaillement à partir du dispositif TAST modifié proposé au LBMS. Les
résultats obtenus sont complémentaires par rapport à ceux obtenus en utilisant le montage ARCAN. Il
est important de souligner que le dispositif ARCAN utilisé permet d’obtenir de nombreuses données expérimentales sur le comportement de la colle dans un assemblage collé par rapport aux essais classiques
de type simple recouvrement. Des essais sur éprouvettes massiques et sur des éprouvettes simples recouvrements ont aussi été réalisés mais l’interprétation des résultats est plus difficile.
La seconde campagne expérimentale est prévue en 2009. Un des objectifs fixés est de réaliser, en collaboration avec DTN/CMA, un nouveau dispositif ARCAN permettant d’être utilisé dans le caisson sous
pression pour compléter la base de données expérimentale.
La mise en œuvre de ces essais est assez complexe, mais les résultats obtenus sont très intéressant
pour le développement de modèles de comportement 3D d’une colle dans un assemblage. De plus, cette
technique peut aussi être utilisée pour analyser l’influence du vieillissement sur le comportement de la
colle.
Analyse du comportement de mousses syntactiques (Laurent Sohier (UBO), Bernard Gineste (UBO), Jean
Yves Cognard, Dominique Choqueuse (IFREMER))
Les mousses syntactiques sont des matériaux dont l’utilisation en milieu sous-marin est actuellement
largement répandue dans différents secteurs d’activité (océanographie, intervention sous-marine, exploitation offshore, ..) pour des applications de flottabilité et d’isolation thermique.
Le comportement non-linéaire de ces matériaux a été récemment mis en évidence par des essais de
compression uni axiale et isostatique. Afin de pouvoir prévoir le comportement 3D de ces matériaux, il
49
apparaît donc nécessaire de disposer des propriétés en cisaillement du matériau. A ce jour la normalisation ne propose pas d’essai pour ce type de matériau. Des essais type Iosipescu, adapté aux matériaux
composites anisotropes peuvent être envisagés mais les dimensions de la zone à cisaillement homogène
semble trop limitées pour pouvoir envisager une analyse fine du comportement non linéaire du matériau.
L’objectif de cette étude en collaboration avec IFREMER est d’analyser les possibilités offertes par le dispositif ARCAN pour l’analyse du comportement de ces matériaux. Des premiers résultats intéressants ont
été obtenus en s’inspirant du montage utilisé pour caractériser le comportement de composites sous sollicitations hors plan. Compte tenu des possibilités de l’essai ARCAN, une extension des essais de cisaillement à des chargements traction-cisaillement est également envisagée pour valider un modèle de comportement 3D.
Etude « mécano-fiabiliste » de structures marines sujettes à la corrosion (Mikaël Cazuguel, Jean Yves
Cognard)
L’objectif de ce travail est de proposer un outil permettant d’évaluer de façon réaliste la fiabilité de structures marines sujettes à de la corrosion et soumises à la fatigue. La première étape du travail, débuté en
stage de DEA, a permis d’étudier la faisabilité et les exigences du couplage entre un modèle éléments
finis non linéaire et d’une approche de fiabilité fonction du temps. La suite du travail est associé à l’adaptation au cadre fiabiliste d’un modèle de dégradation de protection et de corrosion permettant d’intégrer des données aléatoires afin de pouvoir procéder à des études fiabilistes réalistes et représentatives.
Une approche permettant de modéliser une perte d’épaisseur de plaques en 2D a été proposée pour éviter les problèmes de remaillages de la structure et permettant de rester compatible avec les coûts numériques d’une étude mécano-fiabiliste. Les exemples représentatifs de structures navales étudiés pour valider la démarche proposée prennent en compte le comportement non linéaire du matériau
(comportement plastique ou viscoplastique). Les premiers résultats obtenus pour la modélisation de
structures sujettes à la corrosion sont prometteurs.
Etude « mécano-fiabiliste » d’assemblages collés pour applications marines (Mohamed Mejri, Jean Yves
Cognard)
Le procédé de collage n’est pas encore parfaitement maîtrisé d’un point de vue réalisation et d’un point
de vue analyse des contraintes. De plus, lors de la mise en œuvre du procédé de collage un certain nombre de paramètres supplémentaires ne sont pas complètement contrôlés : la géométrie des bords du
joint de colle (bavures…), des variations d’épaisseur du joint de colle, le manque de colle dans certaines
zones… L’objectif de ce travail est de proposer un outil permettant d’évaluer de façon réaliste la fiabilité
de structures marines assemblées par collage en prenant en compte les différents aléas associés. Pour
ce travail, les phénomènes mécaniques pris en compte sont l’initiation et la propagation des fissures
dans la colle qui caractérisent la dégradation de la liaison collée et la résistance résiduelle de celle-ci.
L’utilisation de modèles de type zones cohésives permet de modéliser la dégradation d’une colle dans un
assemblage en prenant en compte les défauts initiaux tout en limitant le coût numérique des simulations. Cette modélisation, permettant de prendre en compte des défauts initiaux dans la colle, a permis
de la mise en œuvre de d’étude de la fiabilité d’un assemblage collé ; le couplage mécano fiabiliste a été
effectué via le code Eléments Finis CAST3M et le code de fiabilité PHIMECA, dans le but d’étudier la fiabilité dépendant du temps.
Le travail réalisé est associé, d’une part, à compléter les données expérimentales permettant de caractériser le comportement de la colle étudiée, en particulier pour les sollicitations en mode mixte et d’autre
part à la poursuite l’étude du couplage mécano fiabiliste qui pose des problèmes de convergence associé
à la forte non linéarité des problèmes d’évolution de l’endommagement et de la propagation des fissures.
La thèse a été soutenue fin 2008.
2/ Axe « Dynamique des Fluides, des Matériaux et des Structures » (DFMS)
L’objectif principal des activités de recherche de l’axe DFMS est de fournir des outils de simulations numériques permettant de résoudre les problèmes de comportement dynamique de structures navales.
Parmi les sollicitations rapides qu’elles peuvent subir, le phénomène de tossage (slamming), correspondant à l’impact violent d’une carène sur l’eau, est fréquemment rencontré lorsque les navires progressent
sur une houle importante. On peut également penser que l’évolution générale des bateaux se fasse dans
le sens d’une plus grande mobilité et donc des vitesses relatives eau / structure plus élevées engendrant
des chocs dynamiques d’autant plus importants. La bonne connaissance de ces chargements et de leurs
effets (historiques de déformation et/ou contrainte) est un facteur important dans le processus global de
simulation de leurs durées de vie.
50
D’autres types d’agressions extérieures peuvent être rencontrés comme la collision, l’échouage ou l’impact avec un objet flottant non identifié. Ces sollicitations nécessitent d’autant plus une caractérisation
dynamique de la structure impliquée. Enfin les agressions militaires (impact d’une munition, explosion
aérienne et sous-marine…) mettent en jeu des phénomènes hautement dynamiques et en général localisés. Ainsi, les travaux menés concernent d’une part la simulation numérique du comportement des structures sous sollicitation dynamique, d’autre part la simulation numérique des écoulements de fluide et les
chargements qui en résultent, et enfin le couplage fluide-solide entre ces deux aspects.
Le calcul des écoulements hydrodynamiques est important pour la connaissance des sollicitations mécaniques subies par les structures navales. Deux classes de problèmes de nature différente sont à considérer. Premièrement, si l’on se place à l’échelle d’une structure complète évoluant en mer, il faut s’intéresser aux chargements globaux dus à la houle (problématique de la tenue à la mer). Deuxièmement, si
l’on se place à l’échelle locale d’une structure ou à l’échelle d’un sous-système, des écoulements spécifiques sont susceptibles de créer des chargements locaux (chargement d’une hélice, impact d’une étrave
sur l’eau…). Dans certains cas, ceux-ci engendrent également une réponse globale susceptible d’avoir
une influence sur la tenue en fatigue de la structure (problème des surcharges, effets de fouettement).
Il peut être nécessaire de prendre en compte des aspects liés à la modélisation physique (turbulence,
cavitation…), de développer des méthodes numériques spécifiques pour la simulation d’écoulements
(performances propulsives, simulation de mouvements solides…).
Etude expérimentale du tossage (slamming) (Alain Nême, Aboulghit El Malki Alaoui, Nicolas Jacques,
Steven Kerampran, Sébastien Bourc’his, Didier Penchenat)
Ce projet concerne l’élaboration d’une base de données expérimentale associée au problème de tossage
(slamming). Les simulations numériques de ces phénomènes sont nombreuses et manquent souvent de
validations sur des essais dits de laboratoire où les aléas sont relativement bien maîtrisés. La machine de
choc de l’ENSIETA est utilisée comme moyen de génération de l’impact des structures sur l’eau. Ces dernières seront progressivement complexifiées en partant du cône rigide jusqu'à la structure 3D déformable. Cette étude entre dans le cadre du développement du projet scientifique du laboratoire LBMS axé
sur la problématique de la durabilité des structures navales.
Cette année a permis de fiabiliser le système de mesure de l'effort hydrodynamique sur la machine de
choc (pont complet de jauges extensométriques étanche et résistant aux paquets d'eau). La campagne
de tossage sur cône d'angle de relèvement 7° a été complètement finalisée (3 vitesses 5, 6.5 et 8 m/s
et 3 répétitions d'essais pour chaque vitesse). L'écart entre les résultats issus de différentes simulations
numériques réalisées précédemment au sein de notre laboratoire et la valeur moyenne expérimentale de
l'effort hydrodynamique adimensionnel est d'environ 5%. Une calotte sphérique a été dimensionnée pour
des essais à 20 m/s. Un article pour revue internationale est en cours de rédaction.
La plus grande difficulté rencontrée fut de rendre le système de mesure de l'effort fiable et pérenne.
Malheureusement les tâtonnements intermédiaires ont occupé beaucoup de temps entre la répétition
des collages minutieux des jauges, le câblage, la recherche de connexions dessoudées, etc… La seconde
difficulté qui pour l'instant n'a pas abouti concerne l'acquisition d'un système de plan laser qui permettrait de suivre l'évolution de la surface mouillée et de la surface libre dans un plan vertical, ceci grâce à
une caméra rapide que nous possédons déjà. Actuellement nous ne sommes pas encore parvenus à
trouver la source laser, l'ensemencement et les optiques adéquats pour atteindre notre objectif.
Nous allons tout d'abord finaliser la campagne sur les cônes avec angle de relèvement de 30° (3 vitesses
15, 18 et 20 m/s et 3 répétitions d'essais pour chaque vitesse). Viendra par la suite les impacts sur une
calotte sphérique avec 4 tests répétitifs à une vitesse d'impact de 20 m/s. Enfin en prévision des tossages sur une pyramide à base carrée (structure 3D) un système de calibration pour capteur de pression
sera conçu (capteur à base de polymère piezorésistif de marque TEKSCAN, se présentant sous forme
d'un film de faible épaisseur comportant une matrice de 42 senseurs). Cela permettra d'obtenir une évolution spatiale et temporelle de la pression sur la face de la pyramide. Un article pour revue internationale est en cours de rédaction.
Modélisation du l’impact de structures tridimensionnelles et application au tossage des bulbes d’étraves
(Alan Tassin, Nicolas Jacques, Alain Nême, Jean Marc Laurens).
L’objectif du travail de thèse de Alan Tassin en collaboration avec DCNS (bourse CIFRE) est de mettre
au point un modèle conduisant à des temps de calculs raisonnables et permettant d’estimer les chargements induits par le tossage sur des structures ayant des formes complexes. Un premier modèle a été
développé, il est basé sur une méthode des tranches et la théorie de Wagner. Ce modèle est très léger à
mettre en œuvre, mais la précision des résultats est assez médiocre pour les structures que nous considérons. Nous avons entrepris de mettre au point un modèle numérique d’impact, toujours basé sur la
théorie de Wagner, mais réellement tridimensionnel. Ce dernier utilise la méthode des éléments de frontière. Alan est entrain de travailler à sa programmation.
Actuellement, la validation des outils développés se fait par comparaison à des simulations EF réalisées
51
avec ABAQUS. En complément, des maquettes ont été définies pour réaliser des essais sur la machine de
chocs ; trois sont en cours d’usinage et deux autres sont prévues. Les essais sont prévus pour 2009.
Bifurcations d’équilibre en vitesse (Alain Nême).
Ce projet porte principalement sur différentes applications possibles des conditions de perte d’unicité en
vitesse du système d’équations régissant les problèmes (thermo)mécaniques. Si l’on fait l’hypothèse que
ces conditions de bifurcation constituent les prémices réelles d’une dégradation inéluctable et indésirable
des systèmes (thermo)mécaniques étudiés, alors ces analyses théoriques sont intéressantes pour le dimensionnement mécanique en sciences pour l’ingénieur.
Actuellement les conditions classiques d’instabilité par flambement d’une poutre droite élastique ont été
retrouvées avec le formalisme d’une bifurcation d’équilibre en vitesse. Par ailleurs, la retranscription,
grâce à cette même technique, des conditions classiques d’instabilité dans un écoulement de TaylorCouette pour un fluide visqueux incompressible est en bonne voie.
La plus grande difficulté rencontrée fut de trouver un ouvrage détaillant la démarche pour obtenir le critère classique d’instabilité de Taylor dans le cadre d’un fluide visqueux incompressible.
La prochaine étape sera consacrée à l’utilisation du critère de bifurcation d’équilibre en vitesse pour l’analyse de la rupture fragile du verre de silice.
Effet de la compressibilité lors d’impacts hydrodynamiques (Nicolas Jacques).
Généralement, pour la plupart des problèmes d’impacts hydrodynamiques rencontrés dans le secteur
naval, les effets liés à la compressibilité du fluide sont supposés négligeables. Mais, dans certains cas, le
liquide peut contenir une certaine quantité d’air (cas du sloshing dans les cuves de méthanier ou du tossage en mer agitée) et, dans ces circonstances, la compressibilité n’est sans doute plus négligeable. Ce
problème nous avait été soumis lors d’une visite d’une délégation de GTT. Pour analyser ce problème, un
modèle de fluide biphasique (air+eau) étudié avec ABAQUS. Les résultats des calculs montrent que les
efforts d’impact sont affectés par la présence de faibles quantités d’air emprisonnées. Une réflexion est
en cours pour étudier les possibilités d’essais sur la machine de choc.
Modélisation de l’endommagement dynamique ductile de matériaux métalliques sous sollicitation dynamique (Nicolas Jacques).
Ces travaux sont menés en collaboration avec le Laboratoire de Physique et Mécanique des Matériaux
de l’Université de Metz (Christophe Czarnota (maintenant à l’INSIC, St-Diè), Sébastien Mercier et Alain
Molinari). Dans une première phase de travail, nous avons travaillé au développement d’un nouveau modèle d’endommagement. Ce dernier est de type multi-échelles et tente de prendre en compte les mécanismes physiques liés à l’endommagement : la nucléation et croissance de micro-vides au sein du matériau. La phase de nucléation est décrite en introduisant une distribution de sites potentiels de nucléation.
Concernant la croissance des cavités, l’originalité de notre approche réside dans la prise en compte des
effets micro-inertiels. Ce modèle d’endommagement a été implanté dans le code de calcul par éléments
finis ABAQUS/Explicit. Des simulations numériques d’essais d’impact de plaques ont été réalisées. Les
résultats obtenus sont en très bon accord avec les résultats expérimentaux issus de la littérature.
Durant 2008, nous avons surtout travaillé, à l’aide du modèle, sur l’analyse de l’effet de l’endommagement lors de la propagation des ondes. Ce problème est très important concernant l’analyse des essais
d’impact de plaques (essais classiques pour étudier la rupture dynamique des matériaux). En effet, lors
de ces derniers, on ne mesure pas directement la réponse du matériau dans la zone où il est fortement
sollicité, mais la vitesse matérielle au niveau d’une surface libre. Nous pensons que les procédures actuelles utilisées lors dépouillement des essais d’impact de plaques ne sont pas adaptées aux cas des matériaux ductiles. Nous avons réalisé plusieurs simulations qui montrent cela et nous proposons des pistes
pour améliorer les procédures de dépouillement.
Endommagement et rupture, sous chargement dynamique, d’assemblages en T (Lofti Hamitouche, Mostapha Tarfaoui)
Aujourd’hui, les composites sont pour la plupart issus de préformes simples fabriquées à partir de tissus
classiques ou unidirectionnels assemblés par tissage dans le plan. La géométrie de ces pièces reste simple avec des épaisseurs relativement faibles par rapport aux autres dimensions ce qui les fait appartenir
à la catégorie des coques et des plaques. Ces pièces sont généralement chargées dans leur plan. Pour
élargir le domaine d’application des composites dans les pièces de structure, et aussi limiter les structures mixtes composite/alliages d’aluminium qui sont sources de problèmes, il existe un besoin important
dans le domaine des structures intégrées travaillant souvent en 3D. Le point faible de ce mode d’assemblage est leur sensibilité aux sollicitations mécaniques hors plan qui peuvent causer la ruine de la liaison
par délaminage. Une partie critique des réalisations dans le domaine naval est le raccordement entre
deux plaques qui forment une structure en T. Cette dernière assure le transfert du chargement horsplan. La bonne exécution des assemblages est liée au choix de l'adhésif et de la conception du stratifié
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incurvé (cornière).
L’objectif de ce travail est la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la liaison des préformes (couture, 2.5D et 3D) pour un composite verre/polyester utilisé dans le milieu naval. Afin de caractériser l’apport du renfort suivant l’épaisseur dans la résistance au délaminage, une campagne d'essais a
été menée en parallèle avec le développement d'un modèle numérique.
L’étude expérimentale comporte d’une part une campagne d’essais du type DCB et ENF avec la détermination de la résistance au délaminage pour quatre configurations de renfort : tissu taffetas 2D, tissu taffetas 2D cousu suivant l’épaisseur, tissu 2.5D et tissu 3D. D’autre part, une série d’essais sur des structures représentatives d’un assemblage en T avec et sans couture a été menée pour la quantification de
l’apport de celle-ci dans la résistance structurale.
En parallèle, un modèle numérique basé sur la mécanique de la zone cohésive a été développé et implémenté dans le code ABAQUS® implicite pour la modélisation de l’initiation et de la propagation du délaminage. Le modèle cohésif relie les contraintes aux sauts de déplacement à travers une interface où la
fissure peut se créer. L’initiation de l’endommagement est reliée aux valeurs maximales des différentes
contraintes aux interfaces. Lorsque l’énergie générée dans l’élément cohésif est égale au taux de restitution d’énergie critique du matériau, les efforts se réduisent à zéro et un nouveau front de fissure est formé. L’étude a été menée en quasi-statique et la résolution numérique du système non-linéaire utilise la
méthode de Newton-Raphson qui génère une instabilité matérielle liée au comportement adoucissant du
modèle cohésif. On montre sur un essai de traction simple d’une éprouvette composée de deux barres
reliées par un élément cohésif, que la solution du problème discrétisé par éléments finis peut diverger.
Pour contrôler la convergence du modèle, une viscosité régularisatrice est introduite. Cette énergie supplémentaire ajoutée au modèle permet de résoudre complètement le problème d’instabilité.
Après avoir étudié les différentes possibilités de ce nouvel élément d’interface, nous nous sommes intéressés ensuite à la modélisation de la couture. Une étude à l’échelle micromécanique s’avère très difficile
compte tenu des problèmes dus à l’identification du comportement de l’interface fibre/matrice et aux
conditions aux limites induites par le procédé de couture. Pour cela, nous avons utilisé deux approches.
La première est une étude analytique à l’échelle micro du mécanisme d’arrachement d’un fil noyé dans la
résine en ajoutant une condition aux limites afin de tenir compte du nœud de couture. La seconde partie
est consacrée à la modélisation par éléments finis à l’échelle macro du comportement d’un fil de couture
noyé dans une matrice au sein d’une structure. La thèse de Lofti Hamitouche a été soutenue fin 2008.
Cet travail a été réalisé en collaboration avec Alain Vautrin de l’Ecole des Mines de St. Etienne.
Comportement dynamique des assemblages collés : cas des joints simple et double recouvrement
(Oussama Essersi, Mostapha Tarfaoui).
L’utilisation des composites permet de réduire les coûts d'acquisition et d'entretien et d’améliorer l'exécution structurale et opérationnelle du métier naval. Bien que l’objectif soit placé sur l'obtention des résultats qui peuvent être largement utilisés, des études expérimentales et théoriques spécifiques se concentreront sur les joints simple et double recouvrement avec des conditions de chargement liées à une superstructure de type composite/composite ou composite/aluminium. Le point faible de ce mode d’assemblage est leur sensibilité aux sollicitations mécaniques dans le plan et hors-plan qui peuvent causer la
ruine de la liaison par rupture adhésive ou cohésive ou par délaminage pour des adhérents composites.
Ce mode d’endommagement est en particulier observé lorsque les structures subissent des chargements
dynamiques.
L’objectif des travaux à réaliser est la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la liaison
des structures composite/composite, aluminium/aluminium et composite/aluminium afin de donner aux
bureaux d’études les informations pertinentes pour optimiser la conception d’un assemblage pour leur
tenue aux chocs. Cette compréhension nécessite une approche «matériaux et structures» puisque la tenue mécanique de la liaison dépendra à la fois des éléments constitutifs (adhérents, adhésif et la qualité
structurelle de l’interface) et du «dessin» de la jonction. Les aspects matériaux (constituants du composite, orientation des fibres, propriétés de l’interface adhérent/adhésif, traitements de surface, propriétés
finales de la jonction) devront être optimisés et les aspects géométriques (épaisseur et géométrie de la
colle (avec ou sans le bourlet), épaisseur des adhérents, longueur de recouvrement) devront être appréhendés à la fois par des simulations numériques et des échantillons «modèles». La résistance finale des
jonctions optimisées sera évaluée par des essais élémentaires pour qu’ils soient représentatifs des sollicitations en service.
Ce travail est réalisé en partenariat avec : l’ENSAM (Metz) et « Lightweight and Composite Structures
Research Group » Université de Southampton.
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Etude des modes d’endommagement et de rupture des structures composites : cas d’une plaque raidie
sous chargement dynamique (Mohamad Ghias, Mostapha Tarfaoui).
Cette étude concerne l’optimisation des paramètres matériaux des plaques raidies pour des applications
navales vis à vis de la résistance au délaminage et de la tenue au choc. Cette étude entre dans le cadre
des études stratégiques du ministère de la défense qui cherche à optimiser les structures utilisées dans
la construction navale.
La rigidité de grands panneaux non soutenus construits avec des matériaux composites est de qualité
médiocre. Ainsi, il est nécessaire de raidir de tels panneaux par une méthode appropriée. La forme oméga «Top-hat» du raidisseur est la plus répandue. Bien que les raidisseurs soient une partie critique de la
structure du bâtiment de surface ou de sous-marins, ils ont suscité étonnamment peu d'attention dans la
littérature. Ces assemblages rompent trop facilement par délaminage dans le raidisseur ou la semelle
(flasque) ou par fissuration dans la résine résiliente (congé -arrondi). Le sujet proposé s’inscrit donc
dans ce contexte de compréhension des mécanismes d’endommagement et de résistance à des sollicitations statiques et dynamiques, de tenue aux chocs, d’intégration de fonctions pour pièces structurales en
relation avec les paramètres matériau de l’intégration. Cette thèse est consacrée à l’étude comparative
entre deux procédés de réalisation d’un raidisseur : stratification et collage. La bonne exécution des assemblages est alors décidée par le bon choix de l'adhésif et de la conception appropriée du stratifié incurvé (oméga). Les points forts de ce travail :
- optimisation des paramètres géométriques : épaisseur de la colle, longueur de recouvrement,
- optimisation de la géométrie du raidisseur,
- analyse des endommagements d’une plaque raidie sous chargement statique,
- analyse des endommagements d’une plaque raidie sous chargement dynamique.
Comportement de structures composites stratifiées sous compression dynamique (Mostapha Tarfaoui).
Le choix des matériaux composites comme produit de remplacement pour les matériaux métalliques
dans des applications technologiques de pointe comme le domaine naval militaire est en particulier associé au gain de masse qu’offrent ces matériaux. Dans plusieurs situations pratiques, les structures sont
soumises à des chargements dynamiques comme le slamming, la collision, l'impact ou l'effet de souffle.
La réponse matérielle et structurale change de manière significative pour des conditions de chargement
dynamique par rapport au chargement statique.
La sensibilité d’un composite verre/époxy à des vitesses de déformation allant de 200 s-1 à 2000 s-1 a
été étudiée. Les propriétés matérielles compressives ont été déterminées en examinant des systèmes de
stratification avec différentes orientations.
Nous nous sommes limités dans ce travail à l’étude de deux phénomènes qui, bien qu’ils ne soient pas
les seuls dans la classe de matériaux que nous étudions, possèdent, à notre avis, une importance majeure lors d’une sollicitation dynamique. Il s’agit d’une part de la sensibilité des matériaux composites
verre/résine organique à la vitesse de déformation ; c’est essentiellement le comportement de la résine
qui engendre cette sensibilité : en effet, lorsqu’elle est étudiée séparément, son comportement se caractérise par une viscoélasticité et une viscoplasticité importante.
Il s’agit d’autre part, de l’endommagement dans ces matériaux, qui, comme dans la plupart des matériaux composites, est dû en général à des micro défauts et/ou à des concentrations de contraintes à l’échelle des constituants du composite. C’est une première approche qui permettra de quantifier le rôle de
ces deux phénomènes dans la modélisation de la réponse dynamique et de la cinétique d’endommagement. Ce travail est réalisé en partenariat avec l’Ecole Mohammedia des Ingénieurs (Maroc).
Simulation de la cavitation à poche partielle d’une hélice en écoulement instationnaire (Surasak Phoemspatawee, Jean Marc Laurens, Jean Baptiste Leroux).
Un modèle de cavitation à poche partielle a été développé et implémenté dans un code potentiel 3D instationnaire, pour estimer les efforts hydrodynamiques sur des hélices. Ce modèle permet la simulation
rapide spécialement en 3D par rapport aux simulations de type Navier-Stokes. Le modèle, afin de prendre en compte l’existence de la poche de cavitation, utilise des vitesses de transpiration qui permettent
de déplacer les points de condition de glissement sans modifier la géométrie du corps portant. On propose que l’épaisseur de la poche soit reliée à la différence entre la pression vapeur saturante et la pression subcavitante. De plus, on suppose que les effets inertie de la vapeur sont négligeables par rapport à
ceux du liquide environnant ; c’est-à-dire que la poche s’adapte instantanément au champ de pression.
Sous cette hypothèse, ce modèle de cavitation à poche permet la simulation de la cavitation à poche
partielle en écoulement instationnaire, par exemple dans le cas d’hélices cavitantes travaillant dans un
champ de pression hydrostatique, ou en incidence par rapport à l’écoulement amont. Le modèle a bien
été validé en régime cavitant stationnaire par comparaison avec des essais sur hydrofoils 2D et 3D.
54
Régime instationnaire : Deux cas typiques ont été simulés pour montrer les capacités du modèle : un
hydrofoil en translation soumis à une variation temporelle du nombre de cavitation, et un hydrofoil en
translation couplée avec un mouvement de pilonnement, ce qui induit une variation temporelle de l’angle
d’incidence. Dans les deux cas les résultats obtenus sont qualitativement corrects, et le modèle a pu être
utilisé pour simuler avec succès deux cas d’hélices en régime cavitant instationnaire : une hélice travaillant dans un champ de pression hydrostatique, et une hélice en incidence dans un écoulement amont
uniforme.
Validation quantitative avec des résultats expérimentaux en 3D. Des essais pour mesurer la portance et
la traînée d’un hydrofoil cavitant en régime stationnaire ont été effectués dans le tunnel de cavitation du
BSHC (Bulgarian Ship Hydrodynamic Centre). L’effet de confinement est pris en compte dans les simulations. L’effet de la paroi où le sabot et l’hydrofoil sont attachés est modélisé par la théorie d’image. Les
autres parois sont modélisées par des plaques planes portant des distributions de doublets. Les effets de
couche limite ne sont quant à eux pas pris en compte. Le dépouillement n’est pas encore terminé mais la
première confrontation directe montre que les résultats numériques sont proches les résultats expérimentaux. En particulier, les résultats expérimentaux confirment qu’en cas de cavitation à poche partielle
le coefficient de portance et le coefficient de traînée augmentent exponentiellement quand le nombre de
cavitation diminue.
Prédiction de trajectoire par couplage des équations de Euler-Newton avec des modèles d’écoulements
(France Floc’h, Jean Marc Laurens, Jean Baptiste Leroux, Steven Kerampran).
Les modèles de manœuvrabilité des engins sous-marins sont le fruit d’un couplage faible entre les efforts
hydrodynamiques et la mécanique de l’inertie. Le simulateur utilise le plus souvent sous forme de coefficients l’action du fluide et résout la cinématique. Cette méthode présente de nombreux avantages mais
suppose la connaissance préalable de ces coefficients. De plus, en cas de désaccord entre la trajectoire
calculée et la trajectoire observée de l’engin sous-marin, la source du désaccord est le plus souvent impossible à identifier. La simulation directe de la trajectoire passe par un couplage entre les équations du
mouvements et celles de la dynamique des fluides. Ainsi pour des corps tels que les AUV, le fluide est
modélisé par les équations de Navier-Stokes et pour un corps profilé, un modèle potentiel suffit. On peut
ainsi étendre les applications à la propulsion bio-mimétique.
Depuis le début de cette année, le couplage avec un solveur RANSE est assez robuste pour envisager de
passer à sa validation. Cependant, les temps de calcul ne permettent pas des simulations 3D trop nombreuses ainsi que l’ont montré les quelques calculs qui ont été lancés sur le calculateur de l’Ifremer. Il a
donc été décidé de réaliser une veine d’essais bidimensionnelle. Après nous être assuré expérimentalement de la faisabilité d’un tel dispositif, nous sommes passés à sa conception qui est à présent très
avancée. Lors de cette étude de faisabilité, nous avons également effectué une première étape vers la
validation.
Grâce à un couplage avec un code potentiel instationnaire corps épais portants, nous sommes maintenant en mesure de simuler une propulsion par marsouinage d’un aileron. Les premières comparaisons
chiffrées entre le rendement propulsif de ce dispositif et celui d’une hélice conventionnelle ouvrent des
perspectives intéressantes.
Comportement mécanique des toiles ou sangles à base polymère (Guilhem Blès, Jean-Baptiste Leroux).
La problématique de cette étude est la prédiction de la forme en service d’une voile de bateau. Un travail
de modélisation de type « fluide-structure » est envisagé grâce aux compétences en mécanique des fluides et des structures du laboratoire.
Un modèle éléments finis de structure est mis en place dans Abaqus-Standard, qui permet de prédire la
forme chargée d’une toile de voile. Un travail de convergence au maillage et autres vérifications est prévu. Pour la partie fluide, il a été convenu de se lancer dans un premier temps avec un code potentiel 2D
et appliqué à des tranches horizontales réparties sur la hauteur de la voile. Le travail est en cours. Dans
un second temps, il est prévu d'utiliser une méthode d'éléments de frontière d'ordre élevé, pour résoudre les équations intégrales issues de la théorie potentielle des surfaces portantes. L'implémentation de
cette méthode a été initiée en FORTRAN90, avec en perspectives particulières : d'abord l'exploitation
pour des problèmes généraux de couplage fluide-structure pour lesquels les effets fluides d'inertie dominent les effets visqueux, et ensuite la possible modélisation de problèmes multi-corps, portant ou non,
déformables ou non, de façon imposée ou non.
L'intérêt d'un tel outil pour traiter une certaine classe de problèmes de couplage fluide-structure est évident, vis à vis de méthodes plus générales de couplages faible ou fort, mettant en jeu une formulation
Navier-Stokes et donc un maillage 3D de la partie fluide.
Un modèle de voile de bateau avec son chargement aérodynamique est proposé dans une forme simple
(loi de comportement de la toile élastique linéaire isotrope, code potentiel en 2 dimensions pour l’écoulement de l’air).
55
Une discussion et une réflexion sont initiées avec l’entreprise Incidences de Brest sur une thématique de
collaboration pour un travail de thèse.
C. ACTIVITES D’ENSEIGNEMENT
Les personnels du laboratoire sont très impliqués dans l’enseignement en mécanique cycles ENSI, FIPA
et Masters de l’ENSIETA. En première et seconde année, les enseignements couvrent de manière très
large les différentes matières de base en mécanique du solide et en mécanique des fluides. En troisième
année, les interventions se font dans les options « architecture véhicule & modélisation », dans l’option
« architecture navale et offshore » et dans l’option « Ingénierie des Matériaux Energétiques », dont les
trois responsables pédagogiques sont des enseignants-chercheurs du laboratoire.
Les personnels du laboratoire participent aussi aux enseignements de la spécialité recherche « Matériaux
et Structures » du Master « Physique et Mécanique des Milieux Continus » co-habilité entre l’ENSIETA et
l’UBO.
Les personnels du laboratoire participent également au développement de la formation continue et de la
formation FIPA.
D. PUBLICATIONS
1/ Articles dans des revues avec comité de lecture (ACL)
Internationales :
M. Arrigoni, M. Boustie, C. Bolis, L. Berthe, S. Barradas, M. Jeandin, “The use of a macroscopic model
describing the effects of dynamic compaction and porosity on plasma sprayed copper”, Journal of
appl. Phys. Vol. 103, issue 8, 2008..
A. Constantinescu, I. Fuiorea, A. Nême, V. Bertram, M. Salas, “Hydro-elastic numeric analysis of a
wedge-shaped shell structure impacting a water surface”, Latin American Applied Research, vol
38, n° 1, 35-43, 2008.
M. Tarfaoui, S. Choukri, A. Nême, “Effect of fibre orientation on mechanical properties of the laminated
polymer composites subjected to out-to-plane high strain rate compressive loading”, Composites
Sciences and Technology, vol 68, issue 2, 477-485, 2008.
Y.Marco, L. Chevalier, “Microstructure changes in poly(ethylene terephthalate) in thick specimens under
complex biaxial loading”, Polymer Engineering and Science, 48 (3), 530-542, 2008.
K. Taillard, S. Arbab Chirani, S. Calloch and C. Lexcellent, “Equivalent transformation strain and its relation with martensite volume fraction for isotropic and anisotropic shape memory alloys,” Mechanics of Materials, vol. 40, 4-5, 151-170, 2008.
L. Saint-Sulpice, S. Arbab Chirani and S. Calloch, “Super-elastic Behavior of Shape Memory Alloys under
Proportional Cyclic Loadings” Materials Science & Engineering A, Vol. 481-482, 174-177, 2008.
C. Czarnota, N. Jacques, S. Mercier, A. Molinari, "Modelling of dynamic ductile fracture and application to
the simulation of plate impact tests on tantalum", Journal of the Mechanics and Physics of Solids,
vol. 56(4), pp. 1624-1650, 2008.
Ch. Jochum, J-C Grandidier & M. Smaali, “Proposal for a long-fibre microbuckling scenario during the
cure of a thermosetting matrix”, Composite part A : Applied Science and Manufacturing, Vol. 39,
Issue 1, 2008, 19-28.
Cognard J.Y., "Numerical analysis of edge effects in adhesively-bonded assemblies - Application to the
determination of the adhesive behaviour", Computers & Structures, Vol 86, 2008, 1704-1717.
56
Cognard J.Y., Creac’hcadec R., Sohier L., Davies P., "Analysis of the non linear behaviour of adhesives in
bonded
assemblies.
Comparison
of
TAST
and
ARCAN
tests", International Journal of Adhesion & Adhesives, "Special topic issue on structural adhesive
joints”, Vol 28, 2008, 393-404
Creac’hcadec R., Cognard J.Y., Heuzé Th., "On modelling the behaviour of thin adhesive films in bonded
assemblies with interface", Journal of Adhesion Science and Technology, Vol 22, 2008, 1541–
1563
Cazuguel M., Cognard J.Y., "Time-variant reliability assessment for corroded marine structures with nonlinear behaviour", European Journal of Computational Mechanics, Vol 17, n° 5-7-8, 2008, 893-905
Tarfaoui M., Gning P. B., Hamitouche L., "Dynamic response and damage modeling of glass/epoxy tubular structures: Numerical investigation", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing,
Vol 39, 1, 2008, 1-12.
Rio G., Laurent H., Blès G., "Asynchronous interface between a finite element commercial software
ABAQUS and an academic research code HEREZH++", Advances in Engineering Software, Vol 39,
12, 2008, 1010-1022
Tarfaoui M., Hamitouche L., Vautrin A., "An interface debonding law subjecte to viscous regularization
for avoiding instablility : Application to the delamination problems", Engineering Fracture Mechanics, Vol 75, 10, 2008, 3084-3100
Phoemsapthawee S., Leroux J.B., Laurens J.M., Deniset F, "Développement et validation d’un modèle de
cavitation à poche sur hydrofoil et pale d’hélice". European Journal of Environmental and Civil Engineering. Vol 12, 5, 2008, 509-521.
N. Rabearison, Ch. Jochum & J-C Grandidier, “A FEM coupling model for properties prediction during the
curing of an epoxy matrix”, Computational Materials Science, Ref. no: COMMAT-D-07-00602R1,
Accepted, November 2008.
K. Lavernhe-Taillard, S. Calloch, S. Arbab Chirani and C. Lexcellent, “ Multiaxial Shape Memory Effect
and Superelasticity,” Strain, accepted 2008.
L. Saint-Sulpice, S. Arbab Chirani and S. Calloch, " A 3D Super-elastic Model for Shape Memory Alloys
Taking into account Progressive strain under Cyclic Loadings," Mechanics of Materials, accepted,
available on line, 2008.
C. Doudard and S. Calloch, "Influence of hardening type on self-heating of metallic materials under cyclic
loadings at low amplitude," European Journal of Mechanics A/Solids, accepted, available on line,
2008.
M. Arrigoni, J.-P. Monchalin, A. Blouin, S. E. Kruger, M. Lord, “Laser Doppler Interferometer based on a
solid Fabry-Perot Etalon for measurement of surface velocity in shock experiments”, Measurement
Science and Technology (acceptée le 4 11 2008).
Bordes M., Davies P., Cognard J.Y., Sohier L., Sauvant-Moynot V., Galy J., "Prediction of long term
strength of adhesively bonded joints in sea water", Accepté pour publication, International Journal
of Adhesion and Adhesives
Créac’hcadec R., Cognard J.Y., "2D modeling of the behavior of an adhesive in an assembly using a nonassociated elasto-visco-plastic model", Accepté pour publication, Journal of Adhesion
Cognard J.Y., Creac’hcadec R., "Analysis of the non linear behaviour of an adhesive in bonded assemblies under shear loadings. Proposal of an improved TAST", Accepté pour publication, Journal of
Adhesion Science and Technology
Nationales :
X. Fayolle, S. Calloch and F. Hild « Contrôler une machine d’essai avec une caméra », Mécanique & Industrie, acceptée, 2008.
57
2/ Conférences invitées (INV)
[C-1] Cognard J.Y., Créac’hcadec R., Sohier L., 2008, "Analysis of the non linear behaviour of an adhesive in bonded assemblies. Proposal of an improved TAST test”, International conference on Advanced Computational Engineering and Experimenting ACE-X 2008, Barcelone, Juillet.
[C-2] Cognard J.Y., Créac’hcadec R., Sohier L., 2008 , "Analysis of the stress distribution in adhesive
joints and optimisation of the design of hybrid bonded assemblies", 9th international conference on
Computational Structures Technology, Athène, Septembre.
3/ Communications avec actes (ACT)
Internationales :
M. Arrigoni, S.E. Kruger, A. Blouin, D. Lévesque, B. Arsenault, J.-P. Monchalin, M. Boustie, L. Berthe
"Adhesive Bond Testing By Laser Induced Shock Waves", 17 WCNDT Shanghai, China, 26-31 août
2008.
M. Arrigoni, Q. Hu, M. Boustie, L. Berthe, J.-P. Monchalin “Bscan simulations with Abaqus for Laser Ultrasonic inspection of structures” LU2008, Montréal, Québec, Canada, 16-18 Juillet 2008.
M. Arrigoni, S. E. Kruger, A. Blouin, D. Lévesque, M. Lord, J.-P. Monchalin “The use of Laser-Doppler
Interferometry based on a Fabry-Perot Etalon for Shock Adhesion Test applied to adhesively
bonded Materials” LU2008 Montréal, Québec, Canada, 16-18 Juillet 2008.
A. Constantinescu, A. Nême, N. Jacques, P. Rigo “Finite element simulations and experimental investigations of simple 2-D geometrics in slamming”, ASME 27th International Conference on Offshore
Mechanics and Arctic Engineering (OMAE), paper 57482, Estoril, Portugal, 2008.
C. Erny, D. Thevenet, M. Korner, J.Y. Cognard “Study of a naval welded assembly regarding fatigue
damage: modelling and experiments”, International Spring Meeting, Paris, France, mai 2008.
A. Ezzano, C. Doudard, S. Calloch, T. Millot, JL Heuzé « Identification of HCF properties of a cast copperaluminium alloy by self-heating measurements under cyclic loading » International Conference on
Fatigue and Plasticity : from Mechanisms to Design, International Spring Meeting, Paris, France,
pp. 81-88, 2008.
ML Facchinetti, B. Weber, C. Doudard, S. Calloch, “Coupling of forming process and fatigue design computations : a local approach” International Conference on Fatigue and Plasticity : from Mechanisms to Design, JIP, Paris, France, pp. 123-130, 2008.
D. Thevenet, N. Lautrou, J.Y. Cognard “Fatigue crack initiation in naval welded joints: numerical and experimental approaches”, Gesellschaft für Angewandte Mathematik und Mechanik, Bremen, Allemagne, avril 2008.
P.A. Gédouin, S. Arbab Chirani and S. Calloch, "A study of microstructure evolution under thermomechanical loading based on the electric resistance variation in CuAlBe SMA," International Conference on Martensitic Transformations, ICOMAT, Santa Fe, USA, 2008.
L. Saint-Sulpice, S. Arbab Chirani, K. Lavernhe-Taillard and S. Calloch, "Multiaxial Cyclic Superelasticity of
Shape Memory Alloys : experiments and modellization," International Conference on Martensitic
Transformations, ICOMAT, Santa Fe, USA, 2008.
C. Lexcellent, K. Lavernhe-Taillard, S. Calloch, E. Gibeau and J.Y. Gauthier, "General Modeling of Phenomenological Thermomechanical Behavior of Shape Memory Alloys," International Conference on
Martensitic Transformations, ICOMAT, Santa Fe, USA, 2008.
P.A. Gédouin, C. Join, E. Delaleau, J.M. Bourgeot, S. Arbab Chirani and S. Calloch, "Model-Free Control
of Shape Memory Alloys Antagonistic Actuators," 17th IFAC World Congress, 6-11 July, Seoul, Korea, 2008.
N. Moustaghfir, N. Jacques, E.M. Daya. "Forced non linear vibration of composite beams", International
Conference on Smart Materials and Adaptive Structures: Mathematical Modeling and Computation,
Tangier, Morocco, April 14-16, 2008.
A.Tassin, N. Jacques, A. Nême, J.M. Laurens. "Simplified models for the estimation of slamming loads on
bulbous bow". 11th Numerical Towing Tank Symposium (NuTTS), Brest, September 7-9, 2008.
58
M. Arrigoni, J.-P. Cuq Lelandais, M. Boustie, H. Zastawny, H. Romat, Y. Chauveau, « Numerical simulation of stress waves in water : Application to lithotripsy and decontamination of waterway.”, European Conference Hyperworks Technology 2008, Strasbourg, 29 septembre –1er octobre 2008.
N. Rabearison, Ch. Jochum & J-C Grandidier, “A FEM coupling model for internal stress prediction during
the curing of a thick epoxy matrix ”, 9th International Conference on Flow Processes in Composite
Materials, FPCM 9, Montréal, Canada, 8-10 July 2008.
N. Rabearison, Ch. Jochum & J-C Grandidier, “Cure optimization of high performance resins for marine
vehicles”, 6th International Conference on High Performance Marine Vehicles, HYPER’08, Naples,
Italy, 18 and 19 September 2008, CD-ROM.
Cognard J.Y., Créac’hcadec R., Sohier L., Davies P., "Definition of a simple test to characterize the nonlinear shear behaviour of the adhesive in an assembly", ECCM13, 13th European Conference on
Composite Materials, Stockholm, juin, 2008.
Créac’hcadec R., Cognard J.Y., Sohier L., Davies P., "Experimental study and modelling of the behaviour
of hybrid bonded assemblies for racing yachts", ECCM13, 13th European Conference on Composite
Materials, Stockholm, juin, 2008.
Mejri M., Cognard J.Y., "Time variant reliability assessment for adhesively-bonded assemblies with nonlinear behaviour in naval applications", 4 International ASRANet, Network for Integrating structural
analysis, risk and reliability, Athens, juin Paper 26, 10 pages, CDROM, 2008.
Cognard J.Y., Mejri M., Cazuguel M., "A time-variant reliability approach for ageing marine structures
with non linear behavior", Ninth international conference on Computational Structures Technology,
Civil-Comp Ltd, CDROM ISBN: 978-1-905088-22-5, paper 182, 16 pages, Athens, septembre,
2008.
Davies P., Sohier L., Bourmaud A., Cognard J.Y., Choqueuse D., Rinnert E. Créac’hcadec R., "Influence
of bond-line thickness on joint strength", Adhesion’08, Oxford, septembre, 2008.
Créac’hcadec R., Cognard J.Y., Sohier L., Gineste B., Davies P., "Numerical and experimental analysis of
the behaviour of hybrid bonded assemblies involving composites. Application to the design of racing yachts", Adhesion’08, Oxford, septembre, 2008.
Phoemsapthawee S., Leroux J.B., Laurens J.M., Deniset, F., "Partial sheet cavitation simulation on marine propeller in unsteady flow". ICHD2008 8th International Conference on Hydrodynamics,
Nantes, France, 2008.
.
Floc’h F., Laurens J.M., Kerampran S. and Leroux J.B., "Trajectory prediction by coupling Euler-Newton
equations and flow models", 11th Numerical Towing Tank Symposium, Landéda, France, 2008.
Nationales :
M. Poncelet, F. Hild, C. Doudard, S. Calloch, B. Weber, “Vers une mesure thermique des effets de surface en fatigue à grand nombre de cycles” Colloque MECAMAT, Procédés de transformation des
matériaux de structure, Aussois, France, pp. 118-121, 2008.
V. Le Saux, Y. Marco, S. Calloch, N. Aït-Hocine, P. Charrier, "Analyse thermomécanique des élastomères
en fatigue" Colloque MECAMAT, Procédés de Transformation des Matériaux de Structure, Aussois,
France, pp. 82-85, 2008
Cazuguel M., Mejri M., Cognard J.Y., "A Une approche fiabiliste fonction du temps appliquée au vieillissement des structures navales à comportement non-linéaire", JFSM2008, Journées Fiabilité des Matériaux et des Structures, pp 206-216, Nantes, mars, 2008.
4/ Communications sans actes (COM)
C. Erny, D. Thevenet, N. Lautrou, J.Y Cognard "Etude du comportement en fatigue d’assemblages soudés de type naval", 106e session de l’Association Technique Maritime et Aéronautique, Paris,
France, juin 2008.
Cognard J.Y., Verpeaux P., "Parallel computing for mechanical nuclear analysis", 8th. World Congress on
Computational Mechanics (WCCM8), 5th. European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS 2008), Venise, juillet.
59
Créac’hcadec R., Cognard J.Y., Sohier L., "A non associated elasto-visco-plastic model suited to the numerical simulation of 2D adhesively bonded assemblies with interface elements", 8th. World Congress on Computational Mechanics (WCCM8), 5th. European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS 2008), Venise, juillet.
Bordes M., Davies P., Cognard J.Y., Sohier L., "Prediction of long term strength of adhesively bonded
joints in sea water", International conference on Advanced Computational Engineering and Experimenting ACE-X 2008, Barcelone, Juillet, 2008.
Créac’hcadec R., Cognard J.Y., "Modelling of the adhesive behaviour in an assembly using a nonassociated elasto-viscoplastic interface model", International conference on Advanced Computational Engineering and Experimenting ACE-X 2008, Barcelone, Juillet, 2008
Cognard J.Y. Créac’hcadec R., Sohier L., "Strategies for the analysis of the behaviour of an adhesive in
bonded assemblies ", Third International Conference on Polymer Behavior, ICPB3, Marrackech,
Novembre, 2008
5/ Ouvrages scientifiques (ou chapitres) (OS)
[O1]
Cognard J.Y., Créac’hcadec R., Sohier L., "Analysis of the stress distribution in adhesive joints
and optimisation of the design of hybrid bonded assemblies", Chapter 10, pp 223-246, Trends in
Computational Structures Technology, Eds. B.H.V. Topping and M. Papadrakakis, Saxe-Coburg
Publications, 2008, ISBN 978-1-874672-35-7
[O2]
Y. Marco, L.Chevalier, Chapter 10 : Blow Moulding, accepted for publication in « Advances in
polymer processing : macro- to mano- scales ». Editors : Prof. Sabu Thomas, Prof. Yang Weimin,. Woodhead Publishing.
[O3]
C. Erny, D. Thevenet, N. Lautrou, J.Y. Cognard, "Etude du comportement en fatigue
d’assemblages soudés de type naval ", Bulletin de l’Association Technique Maritime et Aéronautique, Vol. 106, p.1-16, 2008.
6/ Autres publications (AP)
[J-1] Y. Marco, M. Bœuf, FEMEM : etudes de pointe sur les élastomères en milieu marin, revue
« Marine », n° 220, juillet-Août-septembre 2008 pp. 43-44.
[J-2] Y. Marco, Vieillissement et fatigue en eau de mer, magazine « Sciences Ouest », n°254, mai 2008.
60
IV. LABORATOIRE E3I2-EA3876
Responsable : Professeur Ali Khenchaf
Personnels au 31/12/2008
Etudiants 2008
Enseignants Chercheurs (ETP)
15
Chercheurs associés
6
IEPA
3
Ingénieurs, cadres techniques,
administratifs
2
Doctorants
Doctorants extérieurs
Stagiaires Master Recherche /
PFE
19
Autres stagiaires (> 2 mois)
1
0
8
Production scientifique année 2008
Ouvrages – édition d’un numéro spécial Revue Traitement du Signal
1
21 dont 13 internationales
44 dont 37 internationales
Publication dans les revues spécialisées avec comité de lecture
Communications
Thèses soutenues – C. Berron, G. Soares, S. Bazeille, V. Choqueuse
4
HDR soutenues – A. Boudraa
1
Colloques et journées d’études (SCIGRAD, TOPVISION, RMA)
3
Séminaires organisés
10
Contrats notifiés en 2008
Origine
Recettes 2008
Nombre
Montant (k€)
Montant (k€)
Industriel
1
36
24
Organisme public
4
246
358
Subventions
/
/
/
L’activité de recherche du laboratoire E3I2-EA3876 (http://www.ensieta.fr/e3i2/) se situe principalement
dans le domaine des STIC (Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication) d’une part
et dans le domaine des SPI (Sciences Pour l’Ingénieur) d’autre part. Particulièrement les travaux développés sont orientés vers l’extraction et l’exploitation de l’information issue de signaux radar et sonar
avec la prise en compte de l’environnement incertain et du fouillis naturel.
Le projet de recherche développé au sein du laboratoire E3I2-EA3876, concerne globalement le développement de méthodologies avancées permettant l'élaboration et la mise en place de systèmes d'information et d'assistance pour l'aide à la décision dans un environnement naturel, perturbé et évolutif. Ils visent notamment à intégrer davantage "d’intelligence" dans les systèmes d’acquisition et d’exploitation
des observations issues d’un radar ou d’un sonar. Ainsi l’accent est porté sur la fusion et l’aide à la décision pour réduire l’implication de l’opérateur humain.
Pour atteindre cet objectif fidèle au projet de recherche reconnu depuis janvier 2004 par le Ministère de
l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, les axes de recherche développés au sein du laboratoire
s’articulent autour de trois thématiques fondamentales :
- modélisation et caractérisation de l'environnement,
- représentation et extraction de l'information (Signaux n-D),
- fusion et aide à la décision.
Ainsi, en s’appuyant sur ces trois thématiques, le laboratoire est structuré en quatre équipes dont trois
sur le site de l’ENSIETA et une quatrième sur le site de l’Ecole navale : "Radar, Electromagnétisme et
Télédétection", "Sonar et perception de l’environnement sous-marin", "Fusion & aide à la décision" et le
groupe "ASM de l'Ecole navale".
61
Les travaux menés sont orientés vers la modélisation électromagnétique et acoustique et l’extraction et
l’exploitation de l’information issue de signaux sonar et radar.
Quant à l’activité liée aux expérimentations dans les domaines radar et sonar, elle est commune à l'ensemble des thématiques, en particulier nous disposons d’une chambre anéchoïque pour des applications
radar et de trois équipements en acoustique sous-marine, à l’Ecole navale.
L’activité de recherche du laboratoire qui est particulièrement pluridisciplinaire s'appuie sur de nombreux
partenariats français et étrangers, académiques ou industriels.
Outre la poursuite du développement des activités académiques, avec la soutenance de quatre thèses et
la réalisation de plusieurs projets de recherche dans un cadre contractuel, l’année 2008 a vu la mise en
place ou la finalisation de plusieurs actions importantes. En effet, depuis janvier 2008 le laboratoire est
reconduit par le Ministère de l’Enseignement Supérieur et la Recherche pour une période de 4 années.
Cette décision fait suite au dossier déposé et de la visite en juin 2007 d’une commission d’évaluation de
l’AERES (Agence d’Evaluation de l’Enseignement et la Recherche de l’Enseignement Supérieur). En
conséquence, et malgré la reconduction de cette reconnaissance importante, le laboratoire reste fragile
et une marge significative de progrès est toujours possible. L’année 2008 a vu aussi le démarrage et le
financement de plusieurs projets. D’une part dans le cadre du pôle Mer Bretagne, on peut citer notamment les projets MODENA et ASEMAR. Et d’autre part dans le cadre de l’axe 5 «Observation du milieu
marin » du GIS Europôle Mer, l’année 2008 a vu le démarrage du projet MOPS- Marine Opportunity Passive Systems. Un travail de réflexion a été poursuivi dans le cadre de l’association de l’équipe ASM de
l’Ecole navale au laboratoire. D’abord dans le cadre de projets contractuels et d’autre part dans le cadre
d’encadrement et de co-encadrement de thèses communes et de la soutenance de l’HdR de A. Boudraa.
Sur le plan d’organisation de conférences ou journées d’études, l’année 2008 a vu la tenue de trois manifestations scientifiques au sein de l’ENSIETA : SCIGRAD’08, journée clôture du projet TechnoVision coorganisée avec Thales (TUS) et les journées scientifiques co-organisées avec l’ERM (Ecole Royale Militaire Belge). Enfin, on notera l’arrivée de deux enseignants-chercheurs au laboratoire de recherche.
La présente section est divisée naturellement en six parties. Les quatre premières parties sont dédiées
aux travaux réalisés au sein des équipes et l’accent est porté sur les développements réalisés courant
2008. La partie 5 présente l’implication des membres du laboratoire dans les activités d’enseignement au
sein de l’école. La partie 6 porte sur la décision favorable (reconduction du laboratoire en EA pour quatre
ans à partir de janvier 2008) rendue par la DGES après l’avis de l’AERES. Enfin, la liste des ouvrages,
publications dans des revues (internationales et nationales) et communications dans des conférences
(nationales et internationales) du laboratoire E3I2-EA3876 sur l’année 2008 est donnée en annexe.
A. EQUIPE RADAR, ELECTROMAGNETISME ET TELEDETECTION
Participants :
* Permanents : Alexandre BAUSSARD, Natacha CAOUREN, Arnaud COATANHAY, Fabrice COMBLET, Ali
KHENCHAF, Olivier REYNET,
* Post-docs : Malek TOUMI – jusqu’à novembre 2009),
* Doctorants : Ania ALI-YAHIA, Andréas ARNOLD-BOS (1/2), Othmane BENHMAMMOUCH, Majid ROCHDI, Naheed SAJJAD, Samuel GROSDIDIER, Laurent VAITILINGOM, Yacine BENNANI.
Partenaires : IETR (Rennes1 & INSA), Telecom Bretagne, LCPC, Institut Fresnel de Marseille, Université Toulon Sud, MRIS (DGA), CELAR, LRBA, IFREMER, ERGOSPACE, ONERA, Thales, DCN, Région Bretagne, DLR (Allemagne), ERM (Belgique).
Implication dans des Groupes de recherche : GDR Ondes, GDR ISIS, GDR IMCODE, Pole Mer Bretagne, Europôle Mer, GIS STIC ALLIANCE, GIS ITS Bretagne.
Thèses soutenues : Mohamed Jaouad BEN KASSEM (2004), Fabrice COMBLET (2005), Félix TOTIR
(2006), Mohamed Yassine AYARI (2006), Nicolas BON (2006), Ahmad AWADA (2007), Vincent CHOQUEUSE (2008).
L'objectif principal des travaux réalisés dans le cadre de cette équipe porte sur la modélisation et la caractérisation de l'environnement naturel par moyens électromagnétiques avec la prise en compte des
phénomènes physiques dans le cadre d’applications radar, de détection, de navigation, de localisation,
géo-localisation en environnements contraints. Cette thématique constitue l’un des points clés du laboratoire. Cette section est organisée en quatre parties. La première porte sur la caractérisation des sols par
l’utilisation du GPR (n’est plus dans les priorités du laboratoire), la seconde partie a pour objet la présentation des travaux réalisés dans l’axe « dépolarisation par les surfaces rugueuses : modélisation et carac62
térisation du fouillis maritime et terrestre » avec notamment une application aux signaux GNSS. La partie
trois présente les travaux réalisés dans l’axe « Imagerie Radar, détection et reconnaissance ». Quant à la
quatrième partie, elle est consacrée aux travaux réalisés dans l’axe « géolocalisation en environnements
contraints ».
1/ Caractérisation des sols (GPR)
Notre recherche s’est orientée vers l’utilisation du GPR (Ground Penetrating Radar ou Radar à Pénétration de Sol) en vue particulièrement d’une exploitation agricole. L'un des objectifs des travaux menés
dans ce cadre est le développement et la proposition d'approches méthodologiques permettant d’extraire :
* les caractéristiques géométriques de la structure du sous-sol,
* les propriétés physiques du sous-sol.
Depuis 2003-2004, aucun travail n’a été réalisé directement sur ce point. Cependant, l’expérience acquise sur ce point et en s’appuyant sur les travaux réalisés antérieurement, particulièrement sur les problèmes d’inversion, pourra être utilisée dans les autres axes. Le travail de recherche réalisé dans cet axe
ne rentre plus dans les priorités de l’équipe.
2/ Dépolarisation par la surface maritime et terrestre : Modélisation et caractérisation du fouillis terrestre
et maritime
Les radars sont utilisés pour la radionavigation, la surveillance (terrestre, aérienne, maritime), la
conduite de tir, l’observation des milieux naturels (atmosphère, mer, couvert-neigeux, sol, sous-sol, …).
La lutte contre la furtivité devrait donc se porter sur le développement de systèmes bistatiques ou multistatiques. Le développement de nouveaux systèmes radar multifonction ne se limite pas seulement au
désir de lutter contre la furtivité mais aussi au souhait de mieux caractériser la cible observée pour
mieux l’identifier dans un environnement perturbé (en particulier les milieux maritime ou terrestre). Ainsi, pour résoudre les problèmes de détection au-dessus de la surface maritime ou terrestre, il est important de connaître les effets de la réflexion des ondes électromagnétiques par la surface rugueuse de la
mer ou du sol sur la polarisation des échos.
La rugosité des milieux naturels (sols, mer, végétation, …) entraîne une dépolarisation du signal réfléchi.
La composante croisée de l'écho étant due à la réflexion diffusée par les différents éléments du milieu, il
faut effectuer la sommation incohérente des échos renvoyés par chaque élément présent; on ne peut
pas se limiter qu'au seul signal renvoyé au point de réflexion spéculaire, il s'agit donc d'un problème à
trois dimensions. La solution analytique exacte du problème de diffusion par un milieu naturel n'existe
pas.
Globalement il faut calculer la matrice de diffusion bistatique de l'écho de mer ou du sol pour un seul
trajet bistatique et calculer les composantes directes et croisées de l'écho par sommation sur tous les
trajets bistatiques, en tenant compte des caractéristiques de la source et du récepteur et du milieu.
Des efforts se sont portés sur le calcul de la SER (Surface Equivalente Radar) bistatique de surfaces rugueuses, particulièrement du clutter de mer pour des angles en incidence très rasante. Ceci en raison de
l'importance des systèmes radar pour les opérations offensives, défensives et de surveillance. Le fouillis
est une source importante d'interférences en mode de fonctionnement à incidence rasante, il s'agit de la
situation où le lobe principal de l'antenne radar est pointé quasi-parallèlement à la surface de la terre.
Les travaux réalisés dans cet axe s’organise autour de deux volets.
Le premier est théorique et porte sur le développement et la simulation de modèles de diffusion par les
surfaces rugueuses et notamment de Mer ou Terrestre. Ainsi dans ce cadre, l’année 2008 a vu la poursuite des travaux sur l’extension des différentes méthodes de diffusion électromagnétique en configuration bistatique et notamment le modèle à deux échelles (TSM) valable dans des zones de rasance et appliqué dans un environnement maritime. Le travail réalisé sur cette extension fait l’objet de la thèse de
N. Sajjad avec plusieurs communications internationales. Un autre projet d’extension des modèles de
diffusion par les surfaces rugueuses est mené notamment sur les modèles WCA (Weighted Curvature
Approximation), LCA (Local Curvature Approximation) ou encore le LWA (Local Weight Approximation)
en configuration bistatique. Ce travail est mené dans le cadre du volet 1 du projet DLMIM en collaboration avec la MRIS et constitue le projet de thèse de A. Ali-Yahia. L’objectif étant de maitriser différents
modèles et de les étendre, en espérant palier certaines limites des modèles étudiés précédemment. Les
premiers résultats obtenus dans des configurations classiques (monostatique et propagation avant) sont
encourageants. Bien entendu, ces études de modélisation et d’analyse sont accompagnées de travaux
menés sur les aspects comparaison et validation par rapports à la littérature ouverte et par rapport aux
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données publiées ou disponible via nos partenaires. Dans ce sens, un autre aspect des travaux est mené
pour différentes configurations sur la caractérisation statistique du fouillis terrestre ou maritime. L'intérêt
d'une telle étude vient du fait que dans ces conditions les caractéristiques statistiques du fouillis s'éloignent significativement du modèle classique de Rayleigh. Bien qu’essentielles, les caractéristiques statistiques du fouillis, très différentes en haute résolution par rapport à la faible résolution, ne sont pas les
seules responsables de la dégradation des performances en détection des radars à haute résolution,
lorsque ceux-ci utilisent des techniques standard. En intégrant le mécanisme du phénomène physique,
vu comme une superposition des vagues de gravité et des vagues de capillarité, nous avons considéré
un modèle “compound” pour le fouillis, selon lequel le signal écho est obtenu par le produit d'un processus Gaussien complexe à variation rapide et d'un processus modulant indépendant à variation lente. La
distribution K-compound est l’une des plus adéquates pour décrire la statistique des amplitudes des
champs diffusés. Les résultats sont moins satisfaisants lorsqu'on essaie d'y intégrer les propriétés de corrélation. D’autres études ont été poursuivies en 2008 et font suite aux travaux réalisés dans le cadre
d’une part de la thèse de A. Arnold-Bos et d’autre part de la thèse de N. Bon soutenue en décembre
2006 et réalisée dans le cadre d’une bourse DGA et avec le soutien de Thales.
Quant au second volet, il porte sur l’utilisation et l’application des différentes avancées développées et
réalisées dans le cadre du volet théorique. Ainsi, après des applications sur les problèmes de détection
de polluants à la surface ou légèrement sous la surface de la mer (pétrole, résidus pétrochimiques, …),
l’année 2008 a vu la poursuite des travaux sur plusieurs applications. On peut citer les travaux en cours
sur la diffusion des signaux GNSS par une surface de mer et notamment lorsque l’observateur est situé à
proximité de la surface de mer. En s’appuyant sur les acquis du laboratoire sur les problèmes de modélisation électromagnétique et des travaux menés dans le cadre d’A. Arnold-Bos, nous avons pu montrer
que les signaux GNSS diffusés par la surface de mer étaient susceptibles de contenir des informations
pertinentes sur l’environnement marin. Dans ce contexte, l’année 2008 a vu le démarrage du projet
MOPS- Marine Opportunity Passive Systems. Ce projet s’inscrit dans le cadre du GIS Europôle Mer et regroupe 4 instituts et organismes (ENSIETA, TELECOM Bretagne, IFREMER, SHOM). Il porte sur l’utilisation des signaux GNSS (Global Navigation Satellite System) comme sources électromagnétiques d’opportunité en vue de mesurer des informations océanographiques. Dés cette année 2008, le projet s’est
concrétisé par un stage de master et le lancement de projets de thèse.
Par ailleurs, des études sur les problèmes de détection de cibles navales dans son environnement ont
été poursuivies en 2008. Avec l’objectif de mettre à disposition une stratégie globale de détection de
cibles à partir d’images radar SAR/ISAR (simulées, issues de données réelles). Cette stratégie peut se
traduire par la modélisation et la simulation de liaisons radar en mouvement avec génération des images
de scènes observées (surveillance maritime), elle peut être décomposée en quatre parties : 1. capteurs,
2.propagation atmosphérique et conduits d’évaporation, 3.interaction de l’onde avec l’environnement
maritime sans ou en présence de cibles, 4.traitement et exploitation du signal reçu. Ce projet ambitieux
s’intègre dans le cadre des thèses, de A. Arnold-Bos (en cours de finalisation), de M. Rochdi (en 3ème
année) et de Y. Bennani (en 2ème année). Cette problématique est aussi étudiée et traitée dans le volet
2 de l’étude DELMIM menée en coopération avec la MRIS et aussi dans le cadre du projet MODENA
(Modélisation de l’Observation à Distance de l’ENvironnement mAritime). Concernant le volet 2 du projet
DELMIM, il traite à la fois la modélisation de la réponse d’une cible complexe illuminée par une onde
électromagnétique, à la modélisation de la liaison globale et enfin aux problèmes de reconstruction d’image permettant ensuite d’étudier et d’analyser le problème de détection. Un effort particulier a été
porté courant 2008 sur les problèmes de modélisation de la surface équivalente radar (SER) d’une cible
canonique et des premiers résultats obtenus avec des cibles complexes. Ainsi, des méthodes asymptotiques ont été étudiées et analysées (OG, OP, MCE) en tenant compte des phénomènes d’ombrage ou de
visibilité et des réflexions multiple. Concernant le projet MODENA, le but des travaux entamés est d’estimer l’onde diffusée par une cible en tenant compte de son environnement. Habituellement dans les problèmes de diffusion, les entités cible et environnement sont considérées de manière indépendante. Afin
d’affiner l’estimation de l’onde diffusée par des scénarii complexes, il est nécessaire de prendre en
compte les interactions entre les différentes entités c'est-à-dire l’influence de la cible sur l’environnement
et/ou de l’environnement sur la cible. Les premiers travaux réalisés dans le cadre de la thèse ont permis
de faire une synthèse des méthodes approchés permettant d’estimer le champ diffusé par une cible. Afin
d’intégrer la cible dans son environnement, après une phase de positionnement de l’étude et une phase
de bibliographie, deux approches ont été abordées en 2008 et sont en cours d’analyse en 2009 : l’influence de l’environnement sur une cible (roulis, tangage…) et l’influence de la cible sur l’environnement
(sillage, pollution…). Les travaux réalisés lors du PFE de G. YZAMBART sur le sujet « Etude et développement d’un modèle de description et de caractérisation électromagnétique de cibles canoniques ou complexes sans ou en présence du fouillis de mer » de mars à juillet 2008 ont permis d’amorcer cette
étude.
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Concernant les problèmes de propagation atmosphérique et de conduits d’évaporation, les travaux initiés
en 2007 ont été poursuivis en 2008. Dans ce cadre, le but de nos travaux concerne l’étude de l’influence
des conditions atmosphériques, surtout en présence de conduits d’évaporation, sur la propagation des
ondes électromagnétiques dans le cadre des liaisons radar (monostatique ou bistatique) placées au ras
de la surface de mer. Dans un premier temps, les premiers résultats obtenus, dans le cas d’une propagation au-dessus d’un sol plan parfaitement conducteur avec prise en compte d’une atmosphère standard,
ont été validés par comparaison avec des données simulées sous les mêmes conditions selon la même
technique (littérature ouverte). Dans un deuxième temps, des évolutions ont été apportées avec la prise
en compte de la présence d’obstacles dans la zone illuminée, la prise en compte de la réflexion sur la
surface maritime en utilisant seulement les coefficients de réflexion de Fresnel et enfin en introduisant la
rugosité de la surface maritime via les modèles d’Ament et Miller. Des travaux sont en cours pour une
propagation 3D. Les travaux développés dans le cadre de cet axe s’intègrent dans le projet de thèse intitulé «Conduits d'évaporation et propagation atmosphérique dans le cadre d'une liaison radar bistatique » de O. Benhmammouch.
Il est à noter que les modélisations et les travaux développés dans cet axe sont exploités dans l’axe présenté ci-dessous intitulé « imagerie radar, détection et reconnaissance » et ils peuvent aussi être adaptés et utilisés pour la prise en compte d’interactions entre les signaux et le sol ou la surface océanique
dans le cadre de liaisons de télécommunications ou radar (Guerre électromagnétique, …).
3/ Imagerie Radar, détection et reconnaissance
Les activités de recherche menées au laboratoire E3I2 au cours de l’année 2008 sont dans la continuité
des travaux déjà entamés en imagerie radar depuis 2002, à savoir principalement la mise en place d’un
moyen d’expérimentation dans la chambre anéchoïque de l’ENSIETA et la poursuite des travaux sur l’ISAR, le SAR et le SAR bistatique. L’un des sujets importants concerne la classification automatique des
cibles en imagerie radar qui est toujours un problème ouvert, non encore résolu de manière satisfaisante. Elle constitue un enjeu majeur, afin d’accélérer la photo interprétation et donc de permettre de
traiter le volume de données important fournit par un système d’imagerie radar (SAR ou ISAR).
Une voie de recherche intéressante pour mener à bien la reconnaissance automatique de cibles pourrait
être de s’orienter vers la prise en compte a priori des phénomènes physiques à la base de la signature
électromagnétique d’une cible, c’est-à-dire l’interaction onde-cible qui est à l’origine des points brillants
qui constituent les éléments caractéristiques d’une cible sur une image radar.
Concernant les travaux réalisés sur l’ISAR, l’année 2008 a vu la continuité des travaux entamés autour
de l’extraction et l’exploitation de l’information contenue par les signatures radar et notamment par les
images ISAR superrésolution des cibles complexes.
Dans le cadre d’une coopération avec Thalès Systèmes Aéroportés (TAS), ont été réalisés des travaux la
détermination d’une fonction de classification de cibles marines sous les contraintes de la cinématique
des navires, de temps d’obtention et de discrétion radar en configuration monostatique. Ce travail réalisé
est concrétisé par la soutenance de thèse de N. Bon en 2006 constitue un socle important pour la rédaction du projet Summocco qui a été soumis à l’ANR. L’une des problématiques poursuivie porte sur les
algorithmes de détection de cibles en présence de fouillis de mer hétérogène.
Concernant nos travaux menés dans le cadre de la réalisation, à terme, d’un simulateur bistatique l’année 2008 a vu la continuité des travaux déjà entamés depuis 2001. Dans ce cadre l’objectif principal est
de développer, caractériser et analyser l’imagerie radar bistatique. Jusqu’à présent, peu d’études se sont
intéressées à la configuration bistatique et seuls quelques cas particuliers de l’imagerie bistatique ont été
abordés. Dans le cadre de nos activités, nous nous plaçons dans le cas général d’une configuration bistatique sans condition sur les positions de l’émetteur et du récepteur ni sur leurs trajectoires. Nous avons
alors développé un algorithme de reconstruction d’images valable dans toutes les configurations d’acquisition et tenant compte des polarisations d’émission et de réception. Ainsi, nous avons pu caractériser les
images obtenues et donner l’expression des résolutions d’une image bistatique en fonction de la configuration d’acquisition. Ensuite, nous avons étudié les images bistatiques reconstruites lors de l’observation
de cibles complexes (dièdre, ogive et modèle simplifié d’avion) afin de comparer les résultats obtenus
avec ceux d’une configuration monostatique. Enfin, dans la même optique, nous nous sommes intéressés à la détection de cibles sur une surface océanique pour différentes configurations d’acquisition (Cf.
l’axe précédent). L’année 2008 a vu notamment la consolidation des différentes modélisations proposées
dans le cadre notamment de la thèse de F. Comblet (2005). Avec la proposition d’un algorithme de reconstruction développé pour la configuration bistatique. Celui-ci est une généralisation du RDA (Range
Doppler Algorithm) déjà couramment utilisé en configuration monostatique. Il a été réalisé en trois étapes : tout d’abord une compensation en distance, puis une compression en distance et enfin une com65
pression en azimut. Chacune des étapes devait tenir compte des positions et des vitesses de chaque entité. Enfin, nous donnons les caractéristiques des images reconstruites. Pour cela, nous interprétons la
géométrie des images reconstruites et donnons l’expression des résolutions radiale et azimutale pour
une image bistatique. Il est à noter que ces résolutions sont directement liées aux paramètres de la
configuration d’acquisition.
Afin de valider le choix de l’algorithme de reconstruction, nous avons réalisé des simulations en configuration monostatique utilisant la méthode de sommation cohérente et la compression en azimut. Et nous
avons notamment comparé nos résultats avec ceux donnés par les codes de M. Soumekh dans son livre
et les résolutions obtenues avec les expressions théoriques. Des comparaisons ont également été réalisées avec les résultats d’expérimentations réalisées dans la chambre anéchoïque de l’ENSIETA. Enfin,
nous avons utilisé notre simulateur afin de montrer l’intérêt d’une liaison bistatique et aussi illustrer certaines limites de la configuration monostatique.
Les potentialités de la configuration bistatique sont énormes : on peut notamment imaginer un suivi des
cultures à partir des ondes polarisées ou une reconstruction tridimensionnelle de cibles à partir de différentes acquisitions (travail débuté en 2006 dans le cadre de la thèse de M. Rochdi). L’année 2008 a vu la
poursuite de ce travail de thèse concernant en partie la diffusion d’une onde électromagnétique par une
cible complexe en présence du fouillis de mer. Le simulateur en cours de développement est actuellement basé d’une part sur la méthode de l’optique physique, qui prend en compte le champ diffusé par
simple réflexion sur des facettes et d’autre part sur la prise en compte des champs diffractés par les arrêtes et les champs ayant subit plusieurs réflexion. Par ailleurs, nous avons acquis des premiers résultats
concernant l’introduction de la surface maritime et la réalisation de l’image SAR de la zone éclairée. Ce
travail qui est loin d’être achevé vient compléter une autre étude menée sur la surveillance maritime.
Cette dernière étude concernant la surveillance maritime s’intègre dans les travaux de thèse de A. Arnold-Bos. L’année 2008 a vu principalement la rédaction d’une grande partie du manuscrit de thèse avec
l’analyse des résultats, par conséquent nous nous permettons ici de rappeler ci-dessous les objectifs du
projet de thèse et les travaux réalisés. Cette étude porte sur la détection et le suivi de navires en imagerie radar bistatique. En effet, dans le cadre de la surveillance maritime, l’amélioration des algorithmes de
détection et de suivi en imagerie radar demande de savoir modéliser l’intégralité de la chaîne d’acquisition. Ceci est d’autant plus important dans un environnement où plusieurs capteurs sont disponibles et
lorsque le mode de fonctionnement bistatique est envisageable, car dans ces conditions, l’acquisition de
données expérimentales est délicate. Une telle modélisation permet en effet de mieux appréhender les
sources d’incertitudes et d’imprécision qui entachent les mesures d’erreur ; cela permet également d’évaluer de nouveaux algorithmes de traitement par rapport à une pseudo-vérité terrain dont on maîtrise
l’intégralité des paramètres (thèse d’Andréas Arnold-Bos en cours de finalisation). Aujourd’hui, la plupart
des simulateurs de radar simulent les échos renvoyés par la mer grâce à une loi statistique telle que la
loi de Rayleigh, ou la loi K. Cette modélisation correspond effectivement aux distributions empiriquement
obtenues dans les images radar. Elle permet de légitimer l’utilisation des algorithmes de détection à taux
de fausse alarme constante lorsque l’on seuille le signal reçu pour distinguer les échos de bateaux de
ceux des vagues. Cependant, il n’existe à ce jour aucun modèle permettant de relier les paramètres de la
loi statistique utilisée aux paramètres physiques telles que la vitesse et la direction du vent, la température de l’eau, la salinité, etc. De plus, les incertitudes sur la position et l’attitude des capteurs sont rarement modélisées. Des paramètres importants, comme la forme du signal émise ou la forme de l’antenne
sont soit modélisés de manière simplifiée, soit totalement occultés. Et enfin, il n’existe à notre connaissance aucun simulateur de radar maritime fonctionnant en mode bistatique. C’est pourquoi l’approche
qui a été utilisée ici fait appel aux phénomènes physiques ayant lieu lors de la formation de l’image. Les
principaux éléments de la chaîne d’acquisition des images sont pris en compte : la forme de l’antenne, la
forme du signal émis, la position et la vitesse des capteurs, la structure et les mouvements de la surface
maritime. A la sortie de la simulation, on obtient un signal temporel brut analogue à celui que l’on obtiendrait à la sortie de l’antenne de réception. On peut alors appliquer l’ensemble des traitements usuels
à ce signal (décompression d’impulsion, formation d’image par antenne synthétique, etc) afin d’obtenir
l’image finale. L’intérêt de cette approche est d’aboutir à une simulation très générale. Il est possible par
la suite de spécialiser la simulation à un type et une utilisation particulière de radar en ajustant les paramètres et les traitements a posteriori sur le signal reçu.
Une expérimentation a également été réalisée en configuration pseudo-bistatique, dans le cas de l’ISAR
cette fois, et ceci afin de justifier l’intérêt d’une telle configuration et de vérifier la pertinence des simulations.
4/ Géo-localisation en environnements contraints
De nos jours, la géolocalisation qui concerne la localisation d’un objet sur une carte à l’aide de positions
géographique est une problématique importante. Elle peut être réalisée de différentes manières (par
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satellite, émetteur radio, …). Dans ce cadre, nos travaux portent sur la propagation des signaux GNSS
(Global Navigation Satellite System) dans des milieux contraints : maritime, urbains, boisés et indoor. La
problématique liée au cas maritime a été présentée dans l’axe 2 (volet application), seuls les autres environnements sont présentés ici. Les travaux réalisés dans cette thématique s’intègre dans le projet PRIR
intitulé « LOCOSS » qui a commencé le 13 avril 2006. Les travaux réalisés concernent le bloc WP300 :
« Localisation – Recherche et Développement » et s’inscrivent dans la suite des travaux réalisés jusqu’à
présent. Les travaux réalisés au cours de l’année 2008 ont permis d’améliorer les algorithmes de mapmatching indoor afin de les rendre plus robuste. La gestion du passage de l’extérieur vers l’intérieur d’un
bâtiment et inversement à également été pris en compte.
Afin de développer un module de démonstration pour les sapeurs pompiers, un travail est actuellement
mené en partenariat notamment avec l’IRENAV afin d’associer les algorithmes développés par l’ENSIETA
avec les bases de données développées par l’Ecole Navale dans le cadre du bloc WP500 « SIG R&D ».
Dans ce sens, de nombreux échanges ont été nécessaires afin de mettre en place la structure de cette
base de données. La prochaine étape consistera à intégrer les algorithmes et les bases de données à la
plate forme de démonstration développée par le LCPC pour le bloc WP600 « Intégration » de localisation
à l’estime en absence de GPS afin d’obtenir une localisation plus intègre notamment en utilisant la méthode de Monte-Carlo.
Ce travail contribuera au renforcement de l’expertise du laboratoire sur les problématiques liées au traitement et caractérisation des signaux GNSS (GPS/GALILEO) à la fois dans un environnement maritime,
terrestre ou indoor.
B. EQUIPE SONAR ET PERCEPTION DE L’ENVIRONNEMENT SOUS-MARIN
Participants :
* Permanents : Vladislav ALESHIN, Jean-Christophe CEXUS, Cédric GERVAISE, Luc JAULIN, Ali KHENCHAF, Michel LEGRIS, Ali MANSOUR, Isabelle QUIDU, Benoît ZERR
* Post-docs : Cécile BERRON,
* Doctorants : Virginie JAUD, Sandrine RAKOTANARIVO, Simon VALLEZ.
Partenaires : GIPSA-LAB (Grenoble), Telecom Bretagne, UPC (Université Polytechnique de Catalogne),
SHOM, GESMA, IFREMER, IXSEA, Thales TUS, CS-SI, Thales Communications, SHOM, Région Bretagne,
ATM-METRA (Roumanie).
Implication dans des Groupes de recherche : GDR Ondes, GDR ISIS, G2RA (Groupe Régional de
Recherche en Acoustique sous-marine), ERASM (Enseignement et Recherche en Acoustique SousMarine), Pole Mer Bretagne, Europôle Mer, GIS STIC ALLIANCE.
Thèses soutenues : Cornel IOANA (2003), Jean-Jacques SZKOLNIK (2004), Damien GAUCHER (2005),
Maciej PEDZISZ (2006), Isabelle LEBLOND (2006), Cédric CORNU (2006), Arnaud JARROT (2007), Cécile
BERRON (2008), Stéphane BAZEILLE (2008).
L’objectif principal des travaux développés au sein de cette équipe porte sur deux orientations. La première porte sur le développement et la mise en place d’une méthodologie permettant la caractérisation
et la maîtrise des fonds marins par moyens acoustiques à la fois en actif ou passif. La seconde orientation porte sur l’étude, la construction, le développement et l’adaptation de méthodes pertinentes adaptées aux signaux radar ou sonar concernant les problèmes de détection, de classification, de reconnaissance automatique voir d’identification de cibles. Cette dernière orientation est complémentaire aux développements menés dans l’équipe « Fusion et aide à la décision ». La présente section s’articule autour
de cinq parties. La première est dédiée à la maîtrise et caractérisation des fonds marins. La seconde
porte sur les développements de méthodes novatrices de traitement des signaux radar ou sonar. La troisième a pour objet la présentation des travaux menés dans le cadre de la problématique guerre électronique. Enfin, la quatrième partie présente les travaux réalisés en imagerie sonar et la fusion multicapteurs.
1/ Maîtrise et caractérisation des fonds marins par moyens acoustiques
Cet axe de recherche a principalement pour objet la caractérisation quantitative des milieux sous marins
par moyens acoustiques actifs ou passifs, en visant particulièrement à déterminer les paramètres physiques de la colonne d’eau, du fond et du proche sous-sol et à détecter et classifier les objets présents,
légèrement enfouis ou enfouis.
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Pour atteindre les objectifs mentionnés, il est nécessaire de :
- comprendre et modéliser la génération de l’onde acoustique et ses interactions avec le milieu physique
de propagation et avec les fonds marins,
- définir et optimiser l’étape de conditionnement et de pré-traitement des mesures réalisées par les senseurs acoustiques afin d’offrir la meilleure information possible au système global de perception de l’environnement,
- définition et réalisation de la stratégie d’inversion mise en œuvre par le système pour mesurer au
mieux les performances, les paramètres d’intérêt en assurant l’optimalité des expériences en terme de
précision, de robustesse et de coût.
Dans le cadre de cette démarche concernant principalement les domaines de l’acoustique passive et active aussi bien en basses qu’en hautes fréquences, nous traitons les problématiques en privilégiant le
contexte opérationnel.
Dans ce contexte, l’année 2008 a vu la continuité des travaux menés depuis 2001/2002 sur les trois
points suivants :
- Tomographie passive des milieux océaniques,
- Caractérisation des profils sédimentologiques et sismiques des fonds par fusion multi-capteurs actifs,
- Définition et mise au point de systèmes actifs pour la détection de mines enfouies et l’aide à la navigation (Sonar à Antenne Synthétique, formation et exploitation d’images haute résolution), ce point est
présenté dans l’axe imagerie sonar.
1.1. Tomographie acoustique passive
Dans cette activité, on s’intéresse à la caractérisation des propriétés acoustiques d’un canal sous-marin
par voie acoustique. L’originalité de celle-ci est d’utiliser les sources acoustiques d’opportunité présentes
dans le milieu à caractériser en lieu et place d’une émission active qui nuit considérablement à la discrétion du processus de tomographie du milieu. Concernant cet axe de travail, l’année 2008 a vu des transformations qui ont conduit à développer cet axe en partenariat avec le laboratoire DTN. Sur le plan des
travaux, 2008 a été l’année d’exploitation « du bruit rayonné par les navires » pour lequel :
- avec le ministère des pêches et océans, nous avons établi un modèle statistique unique à partir d’une
base de données constituée de l’enregistrement de plus de 4000 navires transitant en un semestre dans
le Saint Laurent, cette étude vient compléter celle que nous avions réalisée en 2006 sur une base de 500
navires réalisées par la marine française entre 1988 et 1993,
- avec le SHOM, nous avons proposé des méthodes de mesures des paramètres acoustiques des fonds
marins à partir du son rayonné par les navires en mouvement pour des canaux d’une profondeur inférieure à 300 mètres, ces méthodes ont été validées sur la campagne PASSTIME (SHOM-ENSIETA) réalisée en 2005 dans le Golfe de Gascogne.
Par ailleurs, sur cette problématique des travaux sur l’inversion Géoacoustique passive à partir des bruits
rayonnés par les navires ont été menés dans le cadre de la thèse de S. Vallez. L’inversion géoacoustique,
peut se définir comme un procédé permettant d’obtenir une image du milieu océanique par l’utilisation
des ondes acoustiques. Afin de réaliser cette inversion, les bruits basses fréquences émis par les navires
transitant en eaux peu profondes sont utilisés et exploités. L’étude réalisée s’articule autour de deux
axes : la formulation du problème directe et l’inversion à proprement parler. Dans ce sens, deux procédés d’inversion ont été étudiés, testés et validés via la quantification de leurs performances sur données
synthétiques réalistes et sur données réelles issues de 3 campagnes expérimentales allant du très petits
fonds (15 m) aux petits fonds (135 et 300 m).
Concernant l’étude des mammifères marins et de l’activité humaine, en 2008, nous avons :
- avec l’Université Polytechnique de Catalogne, dimensionné un système d’anticollision entre cachalots et
navires,
- avec le Ministère des Pêches et Océans, Canada,
* proposé une méthode originale de localisation des baleines franches en baie de Fundy en vue de
limiter les collisions avec les navires,
* étudié l’impact du bruit de trafic dans le Saint Laurent sur les systèmes de localisation et de dé
tection des mammifères marins,
- avec Océanopolis, nous avons établi le répertoire acoustique de la colonie résidente de grands dauphins Tursiops Truncatus du Parc National Marin d’Iroise et nous avons validé la faisabilité d’une surveillance par acoustique passive de cette colonie.
En 2008, les aspects contractuels s’articulent autour de 4 contrats de recherche (présentés ci-dessous)
venant contribuer à son développement et constituent le support principal des différentes activités de
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recherche et d’encadrement réalisées.
- Le projet MODE II entre l’ENSIETA et le SHOM adossé au PEA ERATO de la DGA pour une durée de 42
mois abordant le développement de la tomographie acoustique passive,
- Le projet PADEMO entre l’ENSIETA et la DGA pour une durée de 24 mois abordant le développement
du sonar biomimétique où l’on désire concevoir un sonar discret qui émet des recopies de signaux naturellement présents dans le milieu marin,
- Deux projets au profit d’industriels comprenant le développement d’algorithmes et systèmes de détection de mammifères pour les secteurs de la pêche et de la recherche pétrolière.
1.2. Caractérisation des profils sédimentologiques ou sismiques marins
L’objectif principal des activités développées dans cet axe est de proposer, en utilisant des techniques de
traitement du signal, de traitement d’images et la physique du milieu, une chaîne de traitement automatique ou semi-automatique des profils sédimentologiques ou sismiques pour extraire une information
aussi précise que possible sur le sédiment marin constituant les zones sondées. Aussi, il est apparu primordial d’étudier et de mettre en place une procédure de fusion de données permettant une identification des sédiments marins la plus précise possible où les données à prendre en compte seraient le coefficient d’atténuation, l’information de rétrodiffusion et les paramètres géométriques. La complémentarité
devrait permettre de mettre en avant les possibilités d'utilisations conjointes des informations pour apporter une fiabilité accrue des décisions prises en réduisant l'imprécision et/ou l'incertitude. Une expertise est nécessaire pour valider les résultats ainsi que pour la constitution de bases de données. Les méthodologies développées sont testées sur données synthétiques ainsi que sur données réelles quand cela
est possible. L’année 2008 a vu principalement la continuité des travaux entamés en partenariat avec la
société IXSEA depuis 2005.
Le premier volet intitulé « sondeur de sédiment » se compose de trois étapes. Le traitement de l’information de rétrodiffusion qui consiste en une caractérisation par des paramètres texturaux et en une classification neuronale. La deuxième est consacrée à la caractérisation des réflecteurs sédimentaires par un
ensemble de paramètres géométriques et à leur classification. La dernière étape fait état des différentes
méthodes et systèmes de fusion que nous avons étudiés (en relation avec l’équipe « fusion et aide à la
décision » du laboratoire) pour s’adapter à la problématique étudiée.
Par ailleurs, d’autres travaux de recherche sont menés en coopération avec IXSEA pour étudier de manière rigoureuse comment interpréter au mieux les données quantitatives que donnent les sondeurs modernes pour permettre une meilleure analyse des fonds mesurés. Après avoir inventorié les différents
paramètres physiques influençant la mesure, le travail consistera à séparer les termes dépendant du
sondeur et de la géométrie de la mesure, des termes dépendant des fonds étudiés. Et après compensation des facteurs instrumentaux, le but sera d’abord l’estimation de la dépendance des signaux aux paramètres géoacoustiques classiques (rugosité, impédance, absorption, …) et ensuite l’étude de l’observabilité de ces grandeurs. En fonction des résultats trouvés, on proposera les paramètres les plus pertinents
à mesurer ou à estimer suivant le but recherché par l’utilisateur final. Ce travail mené en coopération
avec le groupe ASM de l’école navale (Cf. section C) rentre dans le cadre de la thèse de S. RAKOTANARIVO (soutenance prévue début 2009). Ce travail de thèse propose d’analyser les signaux issus des sondeurs de sédiment et renvoyés par le sol marin en vue de caractériser quantitativement les sédiments
marins aux moyennes fréquences (entre 1 kHz et 10 kHz) et en incidence normale. Globalement, l’étude
se décline donc en deux volets : l’analyse du problème direct puis l’inversion.
Les travaux réalisés dans cet axe sont orientés principalement développement de nouveaux moyens
d’exploration géophysique et acoustique sous-marine et menés en partenariat avec IXSEA.
1.3. Apprentissage, classification et reconnaissance automatique d’objets
a) Reconnaissance automatique d’objets en vidéo sous-marine
Dans le contexte sous-marin et à l’inverse du capteur sonar qui reste le plus employé à plus grande distance, la caméra vidéo est utilisée à faible distance à des fins de reconnaissance d’objets et d’intervention. De nombreux véhicules sous-marins scientifiques, industriels, militaires en sont en effet équipés. Ils
sont actuellement plutôt télé-opérés par un opérateur humain et on n’y trouve donc associés des traitements automatiques que très rarement. Ces traitements automatiques sont pourtant des technologies
essentielles pour les développements émergents de robots sous-marins. Ce contexte présente des difficultés spécifiques telles que les variations d’éclairage et la turbidité de l’eau qui limitent la visibilité. Elles
nécessitent la création de nouveaux algorithmes de vision robotique.
Ce travail s’intègre dans le cadre de la thèse de Stéphane BAZEILLE soutenue en octobre 2008 et qui
vise l’étude et le développement des traitements automatiques de reconnaissance d’objets en vidéo
sous-marine. L'étude proposée concerne le développement des traitements automatiques de reconnaissance d'objets en vidéo sous-marine, avec une attention particulière apportée aux objets sous-marins
69
nuisibles (polluant, dangereux, voire létaux). On peut citer par exemple les fûts toxiques, les containers,
les batteries à ions lourds, les munitions, les mines, et divers objets manufacturés de grande consommation.
Les scènes sous-marines observées sont classiquement plus simples et plus limitées en profondeur d'observation que les scènes urbaines ou que l'intérieur d'un bâtiment. Toutefois, ce contexte présente des
difficultés spécifiques telles que les variations d'éclairage et la turbidité de l'eau qui limitent la visibilité et
dégradent fortement les images. Ceci a pour conséquence de rendre les traitements difficiles et nécessite donc la création de nouveaux algorithmes de vision robotique. Quatre contributions peuvent résumer
l'ensemble de cette étude. D'abord un état de l'art général sur les méthodes de reconnaissance d'objets
en vision sous-marine ainsi que sur les méthodes de prétraitement des images sous-marines.
Ensuite le développement de deux nouvelles méthodes : une méthode générique et sans a priori basée
sur la forme adaptée de techniques existantes et une méthode originale basée sur la reconnaissance par
la couleur. Enfin ces deux méthodes ont été implémentées et validées sur des données réelles en
contexte opérationnel.
Sur les aspects contractuels, une étude a été finalisées et une autre débutée. La première menée en
coopération avec Thales (TUS) a été finalisée en 2008. Elle porte sur l’Etude d’algorithme de classification et de reconnaissance automatique avec trois postes :
* poste scientifique : étude théorique dans un cas simple.
* poste « sonar » : application aux données sonar simulées et réelles.
* poste « vidéo » : application à la vidéo sous-marine.
Principalement, il s’agit de considérer les traitements permettant la reconnaissance d’objet à partir du
contour extrait : contour de l’ombre acoustique de l’objet insonifié sur l’image sonar, et contour de l’objet sur l’image vidéo.
Cette étude est auto-financée par TUS SAS dans le cadre du développement des technologies de perception automatique et d’intelligence pour des véhicules autonomes sous-marins (AUV) et plus généralement pour les systèmes de détection et de classification liés à la sécurité et à la guerre des mines. Ce
partenariat Industrie-Recherche est défini en conformité avec l’initiative du pôle de compétitivité Mer. Il
est à noter que le troisième poste constitue les travaux menés dans le cadre de la thèse de S. Bazeille
(Cf. début du paragraphe).
b) Classification multi-vue d’objets
Par ailleurs, l’année 2008 a vu le démarrage du projet ASEMAR (Auv de SEcurité MAritime). Ce projet (3
industriels, 4 académiques) mené dans le cadre du pôle Mer Bretagne a globalement pour objectif la
réalisation d’un système d’AUV haut de gamme, spécialement dédié à la sécurité maritime, qui permet la
détection et l’observation des menaces sous-marines. L’objectif du projet ASEMAR est de développer,
industrialiser et produire, dans un calendrier maîtrisé, le premier de série des AUVs de sécurité maritime.
Dans ce cadre, une sous-étude intitulée « Etude de la classification multi-vue d’objets immergés à partir
d’image SAS » a été lancée. Cette sous-étude s’articule autour de deux parties : traitement mono-vue et
le traitement multi-vue.
c) Chasse aux mines et détection d’obstacles
L’année 2008 a vu le démarrage d’une étude intitulée « Etudes sur le traitement de données acquises
par de nouvelles méthodes de perception sous-marine pour la chasse aux mines et la détection d’obstacles ». Cette étude est menée dans le cadre d’un contrat de recherche en partenariat avec le GESMA.
Les travaux en cours de réalisation s’articulent autour de 5 parties suivantes :
Partie 1 : Analyse, traitement et synthèse d’information à partir des données du sonar Dolphin 6201,
Partie 2 : Analyse et traitement des données de différents modes de perception d’obstacles (sonar Reson
8101),
Partie 3 : Classification automatique sur ombre et sur écho à partir de données sonar à antenne synthétique haute résolution,
Partie 4 : Etude sur les stratégies de perception adaptative multi-senseur applicables par un AUV,
Partie 5 : Bilan et réflexion sur le travail réalisé, perspectives d’études.
1.4. Diffusion acoustique par les surfaces rugueuses : application aux sonars multi-statiques.
L’étude porte sur la problématique de la diffusion acoustique par les surfaces rugueuses. Il s'agit de
mieux comprendre et de mieux quantifier ce phénomène. Les premières perspectives sont non seulement d'améliorer les techniques connues en acoustique sous-marine, mais également d'utiliser les développements récents réalisés dans le domaine de l'électromagnétisme et en notamment par l’équipe 1 du
laboratoire. Modéliser de manière précise, avec le moins de limitations possible ce phénomène, consti70
tuerait une avancée puisque de nombreuses informations sur les caractéristiques des fonds marins pourraient en être déduites. L'obtention d'un modèle de diffusion fiable s'inscrit en toute logique dans un processus d'inversion de données. Il est donc indispensable de mieux connaître les effets de la propagation
d'une onde acoustique rencontrant une interface rugueuse afin de mieux maîtriser l'environnement où
siège ce mécanisme. L’ensemble de l’étude s’inscrit dans le cadre de la thèse de Virginie JAUD (en 3ème
année). Après un travail mené en 2007 sur la bibliographie et la compréhension des techniques existantes. Les travaux ont été poursuivis en 2008. Notamment sur la maîtrise des modèles en tenant compte
de l’environnement dans lequel le processus s’effectue. Les premiers résultats, s'inscrivant dans l'étude
préalable à l'inversion de données, sont le fruit d’une modélisation de la diffusion acoustique qui caractérise l'énergie diffusée par rapport à l'énergie incidente sous forme d'un paramètre, le coefficient de
diffusion. Parmi les modèles existant, on peut citer l'approximation de Kirchhoff qui se limite à des surfaces dont les rugosités sont supérieures à la longueur d'onde de l'onde acoustique émise, mais également
la méthode des petites perturbations qui est développée pour des rugosités de surface faibles devant la
longueur d'onde. Ces méthodes donnent donc des résultats cohérents sous certaines conditions de rugosité et de fréquences considérées. L’alliance de ces deux méthodes est le résultat du modèle de Jackson
bi-statique en acoustique sous-marine.
Certains fonds marins possèdent en général une forme de rugosité spécifique et que l’on qualifie d’anisotrope, i.e. une structure ride de sable pourvue de grandes et petites rugosités selon une direction bien
précise. La diffusion via ce type de structure peut être prédite par l’approximation des faibles pentes
(modèle SSA), qui ne possède comme limitation que la pente de la surface rugueuse. Le modèle SSA a
été testé pour des conditions de surface isotropes afin d’être validé par rapport au modèle de Jackson.
Ce dernier est spécifique aux surfaces rugueuses isotropes. Plusieurs configurations multistatiques ont
été à chaque fois testées. Dans le cadre de surfaces isotropes, l’onde acoustique diffusée montre plus ou
moins d’atténuation selon la position du récepteur et selon le type d’environnement. En ce qui concerne
l’utilisation de SSA sur des surfaces anisotropes avec des configurations multistatiques, certaines directions apparaissent, c’est à dire que le phénomène de diffusion a également des tendances selon certaines directions. Des tests ont été effectués sur différents types de surfaces anisotropes. Les plus simples
ont des changements au niveau de la corrélation dans une direction par rapport à une autre. Des surfaces plus compliquées, se rapprochant des structures rides de sable sont à l’étude. La limitation de SSA
au niveau de la pente est prise en compte, ce qui nous permet de limiter les dimensions des surfaces
utilisables avec ce modèle. Les surfaces anisotropes testées dans les prédictions de la diffusion sont finement définies, de manière à être compatible avec des structures existantes dans les fonds marins.
Pour conclure sur cet axe, cette année 2008 a servi à valider l’utilisation du modèle SSA dans un cadre
déjà connu, c’est à dire dans un environnement où d’autres modèles de diffusion avait déjà fait leur
preuve. Cet aspect a été présenté à la conférence Acoustics’08 dans le cadre d’une modèle SSA simplifié
uniquement utilisable pour des surfaces isotropes. Une version plus élaboré de SSA, pouvant accepter un
environnement plus complexe a été testé et des résultats ont été présentés à la conférence ISURC 2008.
Des prédictions de diffusion avec SSA sur surfaces type rides de sable sont en cours et en fin d’analyse.
Les résultats seront présentés à UAM 2009 et devrait mener à la réalisation d’un article puisque ce travail
sur surface anisotrope est original. L’originalité se retrouve dans la prédiction de la diffusion pour un
type de surface bien particulier, mais aussi pour l’élaboration des limites du modèle pour un environnement bien spécifique. Il reste à préciser le lien possible entre le modèle et l’inversion du modèle, c’est à
dire ce qui relie le niveau de diffusion et la fonction de structure liée à la surface rugueuse.
De plus, avec l’avancée des techniques, il est aujourd’hui possible de travailler avec des données multistatiques, c'est à dire qu'émetteur(s) et récepteur(s) ne sont pas situés au même point comme dans le
cas de la rétrodiffusion, ce qui apportera une diversité d'information par rapport à une étude menée en
mono-statique. Le but est également de voir de quelle manière le multi-statisme peut être un atout comparé à de la rétrodiffusion.
2/ Méthodes avancées de traitement du signal et Applications associées
2.1. Méthodes temps-fréquence
La théorie de la décision (détection, estimation, classification) est un problème de base en traitement du
signal qui possède des solutions déjà éprouvées pour une bonne partie des applications. Néanmoins, les
exigences actuelles, de plus en plus élevées, adressées aux traiteurs du signal, imposent la construction
et proposition de méthodes de décision performantes, bien adaptées au contexte physique de travail. Dû
au caractère non-stationnaire des signaux réels et particulièrement les signaux radar ou sonar, le développement de méthodes performantes devient nécessaire. Dans ce contexte les représentations tempsfréquence et temps-échelle présentent une alternative intéressante. Les représentations tempsfréquence (RTF) indiquent visuellement le contenu temps-fréquence (TF) d'un signal non stationnaire
sans qu’aucune information sur les paramètres TF du signal ne soit disponible.
Cette problématique constitue l’approche de base dans des applications comme la tomographie océanique passive ou la guerre électronique – domaine d’intérêt pour le laboratoire. Dans cet axe des applica71
tions ponctuelles ont été réalisées en 2008, mais sans portées significatives.
2.2. Méthodes de séparation aveugle de sources
L'originalité de nos travaux se situe au niveau de l'application et l'adaptabilité des méthodes de séparation aveugle de sources dans les domaines sonar et radar (détection, classification, estimation de cibles
complexes).
La séparation aveugle de sources est une technique à la fois récente et puissante du traitement de signal. Cette technique exploite les propriétés statistiques des signaux (moments, cumulants, densité de
probabilité).
Depuis 2004, les méthodes développées dans cet axe ont été principalement utilisées et testées dans le
cadre du projet MODE (Méthodes d’Observations Discrètes de l’Environnement) du PEA STEREO
(Système Temps réel d’Evaluation Rapide de l’Environnement Océano-acoustique) qui a été notifié entre
le CMO et l’ENSIETA.
En 2008, et dans le cadre des activités du laboratoire, aucune avancée significatives n’a été obtenue
dans cet axe.
3/ Applications Guerre Electronique
3.1. Interception des Communications MIMO
La reconnaissance aveugle des paramètres d’une communication sans fil est une thématique importante
aussi bien dans le domaine civil que militaire. En littérature, cette thématique est essentiellement traitée
dans le contexte de communications mono-émetteur mono-récepteur (SISO). Cependant, le développement récent de nouvelles technologies de transmission sans fil, basées sur l’utilisation de plusieurs antennes (MIMO), pose de nouvelles problématiques. Ainsi, la problématique traitée dans cet axe concerne
la reconnaissance en aveugle des différents paramètres d’une communication MIMO à partir des signaux
reçus par un intercepteur. Cette étude se limite aux communications propagées dans des canaux non
sélectifs en fréquence et préalablement synchronisées à la réception (connaissance parfaite de la fréquence porteuse et échantillonnage symbole parfait). Ce travail est mené en coopération avec le LEST
(UBO) et s’intègre dans le cadre de la thèse de Vincent CHOQUEUSE soutenue en novembre 2008 et
dirigée par le professeur Gilles BUREL. Les travaux réalisés ont globalement porté sur les trois points
suivants :
* Reconnaissance du nombre d’émetteurs (proposition de deux nouvelles méthodes basées sur une diagonalisation des statistiques d’ordre supérieures) ;
* Reconnaissance du codage spatio-temporel (la méthode optimale au sens bayésien basée sur un test
ALRT) ;
* Reconnaissance de la Modulation (proposition de méthodes n’utilisant pas de codage spatio temporels).
3.2. Signaux radar (ELINT)
ELINT (Electronic Intelligence) est le résultat de l’observation et de l’analyse de signaux émis par des
systèmes radar dans le but d’obtenir des informations sur leurs capacités. L’intérêt d’ELINT est double,
en permettant d’une part de détecter en temps réel les systèmes de pénétration ennemis, avions, missiles etc. par l’identification des émissions radar en provenance de ces derniers, et d’autre part, en fournissant des informations sur les systèmes de défense adverses entretenant ainsi les capacités de nos propres forces de pénétration. ELINT, d’une manière générale, concerne le recueil d’information à propos de
toute source radioélectrique non communicante. On peut ainsi citer en plus du radar (radar passif ou
ESM –Electronic Support Measures-), les balises et transpondeurs, les brouilleurs, certaines liaisons de
données, les altimètres, les émissions de navigation, l’IFF (Identification Friend or Foe), etc. Malheureusement, l’analyse est souvent confrontée à des trains d’impulsions entrelacés (environnement électromagnétique dense) et il est parfois difficile d’extraire le signal d’intérêt afin de procéder à son examen.
Afin d’améliorer l’efficacité du ELINT, il est apparu pertinent d’accéder à la caractérisation intrapulse des
signaux émis à des fins de discrimination et d’identification, à partir d’un faible nombre d’impulsions, par
exemple.
Ainsi, l’objet de nos activités est de fournir un ensemble paramètres intrapulse pertinents pour la discrimination d’impulsions, l’aide à l’identification et le maintien d’une base de donnée de caractéristiques
intrapulse de signaux radar. Il faudra ainsi développer des algorithmes de détection et de caractérisation
des signaux en tenant compte de l’environnement.
L’année 2008 a vu particulièrement la reprise des échanges sur le sujet. D’une part la mise en place d’un
plan d’actions académiques avec notamment Gipsa-Lab (Grenoble) sur les techniques de traitement du
signal et les spécifications des expérimentations à réaliser dans le laboratoire (chambre anéchoïque, …)
et d’autre part la mise en place de thématiques communes avec Thales avec la prise en compte dans les
modèles classiques des phénomènes de propagation, de réflexions et la prise en compte de la physique
du milieu.
72
3.3. Etude d’un système de reconnaissance et de classification de modulations dans un contexte Non
Data Aided (COMINT)
Notre objectif de recherche est la mise en œuvre d'un système de reconnaissance et de classification de
modulations dans un contexte Non Data Aided. Une telle problématique présente un grand intérêt dans
le domaine des télécommunications et plus particulièrement dans le cadre de la surveillance ou des
écoutes militaires. Outre une reconnaissance des modulations, il nous faut aussi extraire l'information
concernant le signal modulé afin de préparer l'étape de démodulation. Deux phases se dessinent donc :
la classification et l'extraction de paramètres.
Différentes approches statistiques, dédiées à la classification de certaines modulations, ont été étudiées
et testées. Parallèlement, une étude des diverses représentations temps-fréquence couramment utilisées
(Transformée de Fourier à Court Terme (TFCT), Classe de Cohen) a été réalisée. En effet, l'essor récent
des techniques temps-fréquence et leur adéquation pour l'analyse des signaux non stationnaires laissent
entrevoir un fort potentiel pour l'étude des signaux modulés.
Vu l'intérêt des techniques statistiques, la puissance des représentations temps-fréquence et l’apport des
transformées en ondelettes, l'utilisation d’un mélange des différentes approches proposées n'est pas à
exclure pour la finalisation d’un outil complet de reconnaissance des modulations numériques.
Les travaux réalisés dans ce cadre n’ont pas été poursuivis en 2008. Il est exactement au même stade
que la partie « ELINT » présentée précédemment avec des échanges et la définition de plans d’actions.
4/ Imagerie Sonar et fusion multicapteurs
Les travaux développés dans cette section ont pour objectif l'apport de l'imagerie (radar et sonar) dans
les problèmes de caractérisation voire d'identification de cibles complexes et d'environnements. Ainsi que
l’exploitation des signaux et des images pour des besoins d’inversion et de caractérisation notamment
géoacoustique. Suite à différents évènements en 2008, cet axe n’a pas vu les développements et réalisations attendus à la fois sur les aspects académiques et aussi sur les aspects contractuels. Ainsi, cette
partie s’articule principalement autour de deux points. Le premier retrace nos objectifs et les acquis du
laboratoire sur cette problématique. Quant au deuxième, il porte sur les travaux réalisés et finalisés en
2008 sur les problèmes de fusion multicapteurs, et notamment sur les potentialités de l'inversion géoacoustique de données multicapteurs de sonars cartographiques pour la caractérisation des fonds marins.
4.1. Imagerie Sonar
Notre activité de recherche s'inscrit dans le mouvement général de l'amélioration de la lutte contre les
mines. Depuis près de 30 ans, la chasse aux mines a prévalu sur le dragage dans la guerre des mines
pour la Marine Nationale. Celle ci est traditionnellement effectuée à partir de deux vecteurs : le sonar de
coque des navires (permettant de voir sur l'avant avec une grande portée mais une résolution moyenne
ce qui empêche de déminer tout type de zones) et le sonar latéral remorqué (ayant une bonne résolution, mais d'une portée limitée ce qui oblige le navire a pénétrer dans la zone dangereuse).
L’activité de recherche menée en imagerie sous marine depuis 2002 a essentiellement vu la des réalisations et des actions qui avaient été initiées les trois années précédentes avec comme activité principale
les travaux autour de l’antenne synthétique basse fréquence.
L’activité de recherche en imagerie sous marine développée d’une manière intense depuis 2002 est répartie principalement en 4 grands axes scientifiques suivants :
* Méthodes d’autofocalisation et dépouillement systématique des données SAS BF (Franco-Hollandaise),
* Recalage d’images (utilisation en 2008 des travaux développés dans cet axe par l’équipe « fusion et
aide à la décision),
* Fusion de données sonar,
* Campagne d’essais EXPLORA.
4.2. Fusion de données sonar et inversion géoacoustique
Cette activité s’inscrit dans une action conjointe menée par le SHOM et l’IFREMER de faire un point sur la
capacité scientifique que l’on a de fusionner les informations des différents capteurs acoustiques en vue
de caractériser les fonds marins. Cette recherche s’appuie sur une campagne d’essais conjointe dont une
partie a été réalisée en 2004 sur le Beautemps Beaupré (navire de la Marine Nationale) et la seconde
partie a été effectuée courant 2005 à l’aide du navire de l’IFREMER, le Suroît. L’ENSIETA intervient dans
cette recherche principalement grâce à un travail de thèse (financé sur fonds CPER).
L’année 2008 a vu principalement la finalisation et la soutenance de la thèse de C. Berron. Le travail développé dans le cadre de cette thèse propose d'analyser les potentialités d'une démarche d'inversion
géoacoustique sur des données multicapteurs de sonars cartographiques, dans un but de caractérisation
sédimentaire. Contrairement à une démarche qualitative d'imagerie, l'étude se base sur l'analyse des
complémentarités et des redondances des caractéristiques acoustiques quantitatives observées sur plusieurs fréquences et plusieurs rasances. Après le choix justifié d'un modèle de rétrodiffusion basé sur
73
l'approche physique de l'interaction de l'onde acoustique avec le sédiment, une étude théorique permet
de prouver le gain de précision attendu par le choix optimal d'une configuration d'inversion, qui privilégie
une grande diversité d'angles et de fréquences d'insonification. Cette approche est appliquée sur le jeu
de données expérimentales de la campagne CALIMERO, fournissant des données d'échosondeur à 33 et
210 kHz, ainsi que des données de sondeurs multifaisceaux à 12, 30 et 95 kHz. L'application pratique de
la démarche, dont l’intérêt a été prouvé théoriquement, est rendue difficile par une méconnaissance du
mode de formation de la mesure, ainsi qu'une richesse sédimentaire non prise en compte dans le modèle retenu. Des simulations quantifient alors les effets de ces hypothèses d'écart au modèle sur les incertitudes des paramètres géoacoustiques estimés. La diversité du comportement de la rétrodiffusion
volumique, ainsi que l'influence de la rugosité sont en particulier abordées. A cet effet, une procédure
d'estimation des paramètres du spectre de rugosité de l'interface sédimentaire est développée, basée sur
l'exploitation de la donnée d'imagerie haute résolution du sonar latéral déployé sur la campagne. Des
algorithmes de Shape from Shading (forme à partir de l'ombre) sont adaptés, afin de fournir un modèle
bathymétrique haute résolution à partir des variations relatives de la réflectivité enregistrée. Les particularités des conditions expérimentales du jeu de données restreignent cependant la qualité des résultats
de cette approche, en raison de la présence d'artéfacts d'imagerie dus à des thermoclines.
L’année 2008 a vu notamment l’arrivée dans cette équipe de deux nouveaux enseignants-chercheurs (V.
Aleshin en novembre 2008 et B. Zerr en décembre 2008).
C. GROUPE ASM (ECOLE NAVALE)
Participants :
* Permanents : Abdelouahab BOUDRAA, Delphine DARE, Rosenn DESMARE, Laurent GUILLON, Valérie
LABAT, Michel LEGRIS, Ali KHENCHAF.
* Post-docs : Vladislav ALESHIN
* Doctorants : Abdelkhalek BOUCHIKHI, Elhadji DIOP
Partenaires : IFREMER, GESMA, ENST Bretagne, Thales (TUS), Pôle Mer Bretagne, Europole Mer, Penn
State (US).
Thèses soutenues : Jean-Christophe CEXUS (2005)
Les travaux définis en commun dans le cadre de ce groupe ont été poursuivis en 2008. Notamment dans
le cadre de thèses, contrat de recherche ou séminaires communs. Dans ce contexte, cette section est
dédiée dans un premier temps au contexte et aux objectifs des travaux de recherche. Ensuite, dans un
deuxième temps aux actions réalisées dans les trois axes définis : propagation des ondes dans les sédiments marins, détection et localisation d’objets enfouis par traitement d’antennes, traitement et analyse
des signaux non stationnaires.
Dans le cadre des activités de recherche du laboratoire E3I2 menées afin de modéliser, caractériser et
maîtriser l’environnement sous-marin et notamment menées en ASM, nécessitent le développement de
nouvelles méthodes et techniques de modélisation, de détection, de caractérisation et d’identification
intégrant les phénomènes physiques.
L’ensemble des activités développées dans le cadre de notre projet de recherche et notamment en ASM
s’articule principalement autour des deux thématiques " Modélisation et caractérisation de l’environnement " et " Représentation et extraction de l'information". L’effort portera en particulier sur les études et
le développement des techniques de modélisation et de caractérisation des milieux sous-marins par
moyens acoustiques et le développement de méthodes de traitement du signal et des images sousmarines en vue, de détecter, de localiser, de caractériser différentes cibles et ainsi d'extraire des informations pertinentes contenues dans les données. Cependant, des échanges avec les membres du laboratoire travaillant au sein de la thématique « Fusion et Aide à la Décision » sont incontournables pour la
réalisation de système d’information et d’aide à la décision pour des applications spécifiques en ASM en
vue de proposer une méthodologie pour l’aide à la conception de nouveaux systèmes sonars.
L'observation des scènes naturelles et des obstacles complexes par un sonar actif ou passif (BF ou HF)
implique des modélisations et des simulations de scénarios réalistes ensuite des traitements spécifiques
des données générées ou issues des expérimentations. Le développement de nouveaux systèmes de
perception sonar multifonctions (mono ou multistatique) ne se limite pas seulement au désir de détection de cibles mais d’abord au souhait (entre autres pour l’aide à la navigation) de caractériser le milieu
pour mieux identifier les cibles et les obstacles dans un environnement perturbé.
Les travaux développés dans ce cadre sont principalement basés sur des développements théoriques et
74
pratiques ainsi que sur une expérience de recherche dans le domaine de modélisation acoustique
(propagation, diffusion par des interfaces rugueuses, diffusion par des cibles et objets complexes, … ) et
de traitement des signaux et images sonar avec la prise en compte de l’ensemble des éléments de la
chaîne sonar en mouvement et placée dans le milieu sous-marin fortement bruité. Le laboratoire commence à avoir aujourd’hui une bonne expérience en modélisation et caractérisation par moyens acoustiques des milieux sous-marins (profond ou peu profond) en présence d’objets complexes ainsi que le développement des méthodes et algorithmes de traitement des signaux et images sonar du milieu observé
en s’appuyant particulièrement sur des données réelles issues des systèmes d’expérimentation. Dans ce
sens trois blocs se dessinent naturellement :
* Modélisation acoustique,
* Méthodes de traitement des signaux et images sonar,
* Systèmes sonars et expérimentation.
C’est dans ce contexte, que le groupe ASM de l’école navale évolue en étroite concertation avec les autres équipes du laboratoire. L’ensemble des travaux réalisés en 2008 par le groupe s’intègre globalement
dans la continuité des activités menées durant les années passées. Ainsi, l’année 2008 a vu particulièrement le développement des quatre actions présentées ci-dessous.
1. Propagation des ondes dans les sédiments marins
Le premier travail réalisé dans ce cadre porte sur la propagation des ondes dans les sédiments marins à
basse fréquence (f < 10 kHz) et pour des angles de rasance faibles. Ce travail est supporté par un
contrat d’étude signé avec Thalès Underwater Systems et portant sur la détection d’objets enfouis. Les
travaux menés portent sur le choix du modèle de propagation acoustique, sur le calcul de l’intensité
transmise, et sur l’influence de la rugosité sur les résultats. Ce travail a été finalisé en 2008 et valorisé
dans le cadre de la conférence Acoustics 08 à Paris en juin 2008. Le présent travail s’intègre dans le cadre d’un projet contractuel mené en 2008 en collaboration avec Thales (TUS) et développé en partenariat avec Vladislav ALESHIN (post-doc).
Un autre travail réalisé par l’équipe concerne l’étude de la réponse temporelle issue de l’interaction d’une
onde acoustique avec un fond sédimentaire stratifié. Ceci dans le but de résoudre le problème inverse et
donc d’identifier chacune des couches résolues. Ce travail s’intègre à la fois dans la thèse de Sandrine
RAKOTANARIVO et aussi dans le cadre des travaux réalisés pour le CPER. Durant l’année 2008, le travail
de thèse de RAKOTANARIVO a porté principalement sur la rédaction du manuscrit et l’analyse des résultats obtenus à la fois en simulation mais aussi via des données expérimentales (Ifremer, LMA, Irenav).
2. Cohérence de signaux réfléchis par les fonds marins
L’étude de la cohérence de signaux réfléchis par les fonds marins rentre dans le cadre d’un travail initié
en 2006. Ce travail s’intègre dans la collaboration menée avec le Penn State (US) et a été poursuivi. Ainsi, l’année 2008 a vu la réalisation et la continuité des actions suivantes :
- Etude de la cohérence dans le domaine fréquentiel par le biais des phases des spectres croisés,
- Etude de l’influence de la rugosité sur la cohérence,
- Travaux de thèse de Samuel Pinson sur le sujet avec notamment des travaux sur l’utilisation de
techniques de traitement d’antenne.
Par ailleurs, le travail mené sur la cohérence dans le domaine fréquentiel et sur l’influence de la rugosité
a fait l’objet d’une étude réalisée et finalisée en novembre 2007 pour le CPER (volet AcoustiqueSismique). Ce dernier point a été présenté dans le cadre d’une journée dédiée au « bilan CPER » dans le
cadre de la Sea-Tech Week.
3. Détection et localisation d’objets enfouis par traitement d’antenne
Le travail réalisé dans ce cadre de détection et de reconnaissance d’objets enfouis repose sur l’utilisation
des techniques souvent exploitées dans le domaine de traitement d’antenne et qui sont appelées
« méthodes haute résolution ». Ces méthodes feront l’objet de simulations numériques mais bénéficieront également de développements expérimentaux. De plus, la prise en compte dans le traitement de la
modélisation de la diffusion des objets enfouis sera considérée.
Dans ce cadre, l’année 2008 a vu la poursuite des travaux réalisés avec la participation de l’équipe à un
contrat de recherche mené en partenariat avec le GESMA. Ce projet porte sur la «validation d’algorithmes en détection et classification de mines enfouies ». Ce travail est intégré dans une tâche qui consiste
en la prise en compte de la focalisation dans le sédiment. L’objectif général de cette tâche est toujours
d’analyser comment la présence du fond peut perturber la détection d’objets (aspect modélisation et
75
aspect détection) mais cette fois-ci à partir d’une antenne synthétique.
4. Traitement et analyse des signaux non stationnaires
Le travail de recherche réalisé dans ce cadre fait suite aux travaux sur la transformation Huang-Teager
(THT) initiés dans le cadre de la thèse de J.C. Cexus. La THT est une méthode de d’analyse tempsfréquence des signaux non-stationnaire et/ou issue de systèmes non-linaires. Cette méthode est la combinaison de la décomposition modale empirique (EMD pour Empirical Mode Decomposition) et l’opérateur
de Teager-Kaiser. La première permet de décomposer un signal temporel en une somme finie de fonctions de base AM-FM à bande étroite ; la second permet de séparer les composantes AM et FM
(démodulation) de chaque fonction de base. Le résultat final est une représentation conjointe en temps
et fréquence du contenu énergétique du signal. L’un des premiers objectifs concerne l’étude de la robustesse de la THT en environnement bruité et la validation de l’analyse temps-fréquence sur des données
réelles.
L’estimation de la Fréquence Instantanée (FI) et de l’Amplitude Instantanée (AI) d’un signal AM-FM est
un problème largement abordé en traitement du signal. Dans le cas d’un signal mono-composante, la
transformée d’Hilbert ou l’ESA (Energy Separation Algorithm), basé sur l’opérateur de Teager-Kaiser,
permettent en générale, une bonne estimation de la FI du signal. Par contre, pour un signal multicomposante, un filtrage passe bande est nécessaire avant l’estimation de FI et AI. En parallèle à la réalisation d’un état de l’art sur les approches basées sur l’EMD, le développement d’une nouvelle méthode
basée sur l’EMD et une version B-spline de l’opérateur de Teager-Kaiser ont été réalisées. Cette dernière
est similaire à l’approche développée par J.C. Cexus. L’originalité du travail est l’exploitation de la forme
continue (B-spline) des fonctions modales empiriques (Intrinsic Mode Function, IMF), pour estimer analytiquement les FI et AI d’un signal multi-composante. Vu la nature très bruitée d’échos de cibles Sonar,
une estimation robuste des FI et AI est nécessaire. Ainsi, le travail est poursuivi sur l’aspect robustesse
de la THT en améliorant les résultats obtenus par la version B-spline. Ensuite l’accent sera mis sur l’aspect classification de cibles à partir d’échos. En effet, nous explorons le lien, s’il y a, entre modes empiriques et modes de résonance des cibles. Un tel lien permettra d’accéder aux paramètres physiques de la
cible et améliorer par conséquent la robustesse de la classification. Ce travail poursuivi en 2008 rentre
notamment dans le cadre des travaux de thèse de Bouchikhi intitulé « «Détection et classification des
échos de cible sonar par THT, Transformé de Huang-Teager ». Par ailleurs, des travaux sont menés dans
le cadre de la thèse de E.H.S. Diop, sur le traitement d’images par modèle AM-FM et par la décomposition modale empirique.
Pour cette équipe ASM de l’Ecole navale, l’année 2008 a vu le dépôt du dossier de reconnaissance de
l’IRENAV avec l’intégration de ce groupe dans le dossier. Cette reconnaissance prendra théoriquement
effet à partir de 2010. Ceci coïncidera avec la fin de l’association des membres de cette équipe avec le
laboratoire E3I2-EA3876. Ainsi, pour l’intérêt de tous, il faudra continuer à collaborer dans le cadre de
thèses et de projets de recherche et aussi dans les groupes de travail (Pôle Mer Bretagne, Europole Mer,
G2RA, ANR, …).
D. EQUIPE FUSION ET AIDE A LA DECISION
Participants :
* Permanents : Brigitte HOELTZENER, Luc JAULIN, Ali KHENCHAF, Arnaud MARTIN, Christophe OSSWALD,
* Post-docs : Gilles CHABERT, Mounir DHIBI, Hicham LAANAYA
* Doctorants : Andréas ARNOLD-BOS (1/2), Pierre-Emanuel DORE, Arunas MAZEIKA, Cédric ROMAINGER, Nabil SAIDI, Etienne THOME.
Partenaires : Bouygues Telecom, IFREMER, GESMA, SHOM, Autocruise, Polytech’Nantes, Telecom Bretagne, Université M5 (Maroc), Université IbnoZohr (Agadir, Maroc), Université Lyon 2, ONERA, Autocruise, Université de Strasbourg, Université de Sophia Antipolis, Université New Mexico, USA, RDDC Canada, Université de Laval (Québec, Canada).
Groupes de recherche : SFC, SFdS, EGC, GDR ISIS, GDR MACS, GDR I3, Fouille de données complexes, Pôle Mer Bretagne, Pôle Image et Réseaux, GIS ITS Bretagne, GIS STIC ALLIANCE, GIS Europole
Mer.
Thèses soutenues : Cédric Archaux (2005), Hicham LAANAYA (2007), Abdelmalek TOUMI (2007), Gustavo SOARES (2008)
Les activités associées à la thématique « fusion et aide à la décision » se sont orientées vers la conception de systèmes d’information pour l’aide à la décision pour les applications radar et sonar. L’objectif est
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de faire intervenir l’homme dans la boucle à différents niveaux de la prise de décision.
Les travaux de recherche développés en 2008 sont dans la continuité des travaux réalisés les années
passées.
Globalement, le projet développé dans cet axe est transverse et s'appuie globalement sur les recherches
menées dans les deux autres thématiques (Modélisation et caractérisation de l’environnement, représentation et extraction de l’information) et qui sont développées au sein des trois autres équipes (Radar-EMTélédétection, Sonar-Perception-Environnement-sous-Marin et le groupe ASM de l’école navale). Les premiers travaux développés dans cette thématique concernent la mise en place d'une méthodologie originale et un processus permettant l'extraction et le traitement de l'information à partir d'un volume de
données, avec des données hétérogènes, incertaines voir incomplètes. Tendre vers de tels systèmes
d’information nécessite la réponse aux deux objectifs suivants :
* Intégrer les nombreuses données hétérogènes (incertaines, imprécises) provenant de différentes sources pour produire une information unifiée, spécifique et compréhensible.
* Aider à la prise de décision par la représentation et l’exploitation des connaissances acquises sur les
systèmes.
Le processus d’extraction des connaissances (ECD) à partir de multiples sources de données adapté à
notre problématique permet d’apporter une démarche méthodologique dans la conception de chaînes de
traitement, dont de nouvelles fonctionnalités peuvent être étudiées.
La motivation première est la conception de systèmes d'information pour l'aide à la décision dans le cadre d’applications mettant en œuvre des capteurs hétérogènes en environnements incertains ceci nécessite l'étude de méthodes de fusion de capteurs et d'informations hétérogènes (à partir d'une modélisation des incertitudes et imprécisions), de méthodes d'extraction à partir de données imparfaites et des
approches de systèmes pour l’aide à la décision en raison d'un découpage fin des chaînes de traitements
des différents capteurs nécessaires à la mise en œuvre de méthodes de fusion aux différents niveaux.
Nous concentrons donc essentiellement nos recherches à :
* l’étude des modèles de fusion d’informations
* l’étude des systèmes pour l’aide à la décision.
Nous nous intéressons particulièrement aux systèmes multi-sources et multi-capteurs et à la classification de signaux radar et sonar (ex. d’applications en cours la surveillance maritime et l’aide à la
conduite). Afin de résoudre les problèmes liés à ces applications, nous suivons l’approche de l’extraction
de connaissance à parti de données (ECD, en anglais KKD pour Knowledge Discovery from Data). Le processus d’extraction des connaissances à partir de multiples sources de données permet d’apporter une
démarche méthodologique dans la conception de chaînes de traitement, dont de nouvelles fonctionnalités peuvent être étudiées. De plus nous nous appuyons sur différents cadres théoriques issus de l’analyse de données, des théories de l’incertain et de l’évaluation des systèmes.
L’ECD est un processus prometteur qui décrit une suite d’opérations à réaliser sous la forme d’un processus complexe. Ainsi des étapes de pré-traitement ont lieu avant la fouille de données (data mining). Ces
premières étapes de pré-traitement concernent la mise en forme des données sans privilégier ni une
source particulière ni un type spécifique des données (numériques, symboliques, temporelles, …) ainsi
que le débruitage des données et le traitement des données manquantes. L’étape de pré-traitement est
indispensable afin de conserver et de codifier l’ensemble de l’information disponible de façon à pouvoir
l’exploiter par les méthodes de fouille de données. Elle doit être réalisée en étroite relation avec la constitution de bases de données.
L’étape de transformation concerne l’extraction d’informations et la réduction des données. Elle particulièrement importante lorsque beaucoup de données sont présentes et qu’il est nécessaire de n’en conserver qu’une partie avec un minimum de perte d’informations, afin de réduire des temps de calculs par
exemple.
L’étape de Data Mining ou fouille de données représente dans le cadre de nos applications l’étape de
classification. Nous cherchons en particulier à tenir compte des imperfections des données (imprécisions,
incertitudes, …) lors de la classification.
L’interprétation et l’évaluation sont un passage obligé pour valider notre chaîne de traitement. Dans des
applications en environnement incertain cette étape peut être délicate et ici aussi les incertitudes et imprécisions doivent entrer en jeu.
Outre la poursuite des travaux académiques sur cet axe, l’application de l’approche ensembliste a été
menée pour l’estimation de la bathymétrie de l’océan avec un sonar et pour la localisation d’un AUV. Ce
dernier travail rentre dans le cadre d’un contrat de recherche finalisé en 2008 et mené en partenariat
avec le GESMA. Notons également que la modélisation de l’incertitude et de l’imprécision par les approches ensemblistes a été appliquée ces dernières années à de nombreuses applications. Sur ce volet
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concernant les approches ensemblistes, l’année 2008 a vu la soutenance de thèse de G. Soares en octobre sur la mise en place des algorithmes ensemblistes avec des intervalles déterministes et dynamique
pour l'Optimisation Robuste Multi-Objectif. Ce travail de thèse a été mené dans le cadre d’une co-tutelle
avec le Brésil.
Par ailleurs, on notera la poursuite des travaux de recherche menés dans le cadre d’un contrat en partenariat avec Autocruise, Telecom Bretagne et l’ENSIETA. Le laboratoire E3I2 a la responsabilité de fusionner les radars embarqués en une information synthétique qui permettra au conducteur et/ou au véhicule
d'assurer la sécurité tant des voyageurs que de leur environnement. Le projet est intitulé « Définition et
développement d’un nouveau concept de radar millimétrique pour les applications d’aide avancée à la
conduite et de sécurité » aboutira en courant 2009 à un démonstrateur qui intégrera tous les concepts
développés par les trois laboratoires (E3I2, LEST et TAMCIC), et permettra à moyen terme l'arrivée sur
le marché d'un produit innovant avec un impact fort sur la sécurité routière. Ce travail rentre principalement dans le cadre des travaux de thèse de Arunas Mazeika, avec une soutenance prévue courant 2009.
Enfin, l’année 2008 a vu la notification de trois contrats de recherche avec le recrutement d’un doctorant
et de deux post-docs. Le premier projet de recherche est mené en collaboration avec le GESMA, et porte
sur les algorithmes de classification du fond marin et classification sédimentologique d’images sonar latéral. Le second est mené dans le cadre d’une collaboration avec Thales (TUS), et a pour objet la classification automatique et fusion pour la détection de mines enfouies ainsi que sur les problèmes d’extraction
des informations à partir de base de données. Quant au troisième projet de recherche, il s’intègre dans
le projet ASEMAR et traite le développement de techniques avancées de fusion multi-capteurs pour la
cartographie de zones d’intérêts.
Par ailleurs, il faut noter la poursuite des travaux réalisés dans le cadre de la reconnaissance de cibles
radar. En effet, après la soutenance de thèse de A. Toumi en décembre 2007, la thèse de N. Saidi a été
entamée dans le cadre d’une co-tutelle avec l’Université M5 (Rabat, Maroc) et en partenariat avec l’Université Paul Sabatier (Toulouse). Le thème général concerne les systèmes intelligents fonctionnant à partir de leur capacité d’acquisition des données et d’extraction de connaissances mais aussi de leur capacité à les contrôler, les gérer, les évaluer dynamiquement. Et cela pour différents contextes environnementaux et objectifs opérationnels. L’architecture modulaire ainsi réalisée et l’étude d’un système expérimental d’acquisition de données radar (chambre anéchoïque de l’ENSIETA) ont permis une meilleure
maîtrise de la qualité des données produites et de faciliter la validation de la fonction de reconnaissance
automatique/semi-automatique des cibles radar. Au cours du travail de recherche réalisé, les étapes du
processus de reconnaissance ont été étudiées dans les contextes de la reconnaissance des cibles aériennes, depuis l’acquisition des signaux radar jusqu’à l’aide à la prise de décision (évaluation de la reconnaissance) en passant par les techniques de l’imagerie radar ISAR (Inverse Synthetic Aperture Radar).
En résumé, les travaux de thèse ont pour objectif global l’intégration des bases de connaissances dans
un système de reconnaissance de cibles radar en renforçant les travaux réalisés sur les problèmes d’une
part d’extraction de contours et de forme et d’autre part les travaux de classification de cibles avec une
phase importante dédiée à la validation (à partir de la littérature ouverte et aussi à partir de données
réelles) des algorithmes étudiés et retenus.
Dans le cadre de la mobilité des enseignants-chercheurs soutenue par la DGA, l’année 2008 a vu la mobilité de A. Martin sur la période de février à août. Sur la base d’un dossier déposé avec un projet de
recherche élaboré en collaboration avec RDDC (Canada), la MRIS (Mission pour la Recherche et l’Innovation Scientifique de la DGA) a rendu un avis favorable. Les objectifs scientifiques du projet étaient d’une
part de développer des approches permettant la modélisation de fonctions de croyance pour des applications sur des cadres de discernement de grande tailles et avec un grand nombre de capteurs, d’autre
part de réaliser des modèles de fonctions de croyance sur un cadre de discernement continu en vue d’un
système d’aide à la décision pour l’identification. Un autre objectif important était d’initier des collaborations avec la section systèmes d’aide à la décision de RDDC et avec l’Université de Laval, Québec.
Ces objectifs ont été atteint avec le développement d’une toolbox Matlab général pour la théorie des
fonctions de croyance (fonctionnant dans le cadre classique de la théorie et pour l’extension de la DSmT)
en tentant de réduire la complexité algorithmique par des choix simples et en y intégrant des approches
d’approximations. Ceci a poussé à des réflexions sur la prise de décision dans le cadre de la DSmT. Ces
travaux réalisés s’intègrent dans un projet de réseaux multi-capteurs pour la surveillance des prochains
jeux olympiques de 2010 à Vancouver. Le réseau et les capteurs envisagés nécessitent une attention
particulière à l’optimisation des traitements et des données à transmettre. Le problème sous- jacent tel
qu’il a été défini est un problème de fusion de classifieurs binaires. Ce travail a été aussi concrétisé par
des communications scientifiques et le co-encadrement d’un élève ingénieur de l’ENSIETA en PFE sur la
période.
L’année 2008 a vu aussi l’organisation de deux manifestations. La première concerne la tenue, en étroite
78
collaboration avec Thales (TUS), de la journée dédiée à la clôture du projet TopVision (Tests OPérationnels de VIdéos Sous marines pour l’Identification d’Objets Nuisibles) du programme Technovision. La
seconde manifestation concerne l’organisation du colloque SCIGRAD’08. Cette manifestation s’est déroulée à l’ENSIETA du 24 au 25 novembre 2008 avec le soutien de ses partenaires académiques, industriels,
l’Institut des Systèmes Complexes (Paris-Ile de France), le Réseau National des Systèmes Complexes
(RNSC), les collectivités et la Région Bretagne. SCIGRAD’08 a porté sur les Systèmes Complexes d’Information et de Gestion des Risques pour l’Aide à la Décision et leurs applications pour différents secteurs
tels que la sûreté et la sécurité maritime ou l'aide au renseignement pour la sécurité des territoires, la
veille stratégique dans les entreprises, les secteurs de l’économie et de la finance. Cette manifestation a
rassemblé plus de 25 participants autour de cette problématique des acteurs dans les domaines industriels, étatiques, opérationnels et académiques.
E. IMPLICATION DES MEMBRES DU LABORATOIRE DANS LES ACTIVITES D’ENSEIGNEMENT
L’implication des membres du laboratoire dans les activités pédagogiques est totale. A la fois au niveau
du cycle ENSI, au niveau du cycle FIPA, dans le cadre de cycles de formation continue et aussi dans des
masters spécifiques. Outre le nombre d’heures assez importants dispensés par les membres du laboratoire et la participation à différents jurys, conseils et comités de l’école (administration, recherche, formation, …), les responsabilités pédagogiques ci-dessous sont assumées avec beaucoup d’engagement
par les membres du laboratoire :
- Responsabilité du domaine Math-Info (C. Osswald),
- Responsabilité du programme 1ère année ENSI (A. Martin),
- Responsabilité de la branche ISE – ENSI2 (N. Caouren),
- Responsabilité de l’option ESSE– ENSI 3 (H. Thomas),
- Responsabilité des cycles de formations continue (Mesures Hyperfréquences, Radar et ses applications,
ASM, …),
- Responsabilité de plusieurs matières,
Par ailleurs, l’ensemble des membres du laboratoire a participé activement et contribué efficacement à la
réforme du cycle ENSI en cours d’élaboration.
F. EVALUATION DU LABORATOIRE PAR L’AERES
Le laboratoire a été reconnu depuis janvier 2004 (pour une période de 4 ans). Après le dépôt du dossier
de demande de renouvellement de l’Equipe d’Accueil, une commission d’évaluation de l’AERES a effectué
une visite sur le site. Cette évaluation de l’AERES avait principalement deux objectifs. D’une part étudier
le bilan des activités du laboratoire sur les 4 dernières années et d’autre part dégager les points forts et
les points à améliorer. Dans ce cadre un compte-rendu a été donné avec un avis favorable sur la reconduite du laboratoire en EA et pour une durée de 4 ans à partir de janvier 2008 (2008-2011). Cidessous le rappel de certains points importants annoncés dans le compte-rendu d’évaluation du laboratoire.
En dehors de la pertinence des thématiques développées au sein du laboratoire, le compte-rendu faisait
état de points forts et points faibles au niveau de chaque équipe du laboratoire. Avec une conclusion qui
fait un constat global auquel il faudrait apporter des solutions dans les mois et années à venir. Cette
conclusion est :
« Le laboratoire s’est doté d’un conseil scientifique avec des membres extérieurs ainsi que des outils de
gouvernance d’un vrai laboratoire et le comité de visite apprécie l’aide ainsi apporté au directeur pour la
mise en œuvre de ces actions.
D’ors et déjà on peut demander au laboratoire d’améliorer le nombre de publiant et surtout de bien choisir les revues internationales et les congrès pour accroître rapidement la qualité de la production scientifique. »
Dans ce sens, une assemblée générale s’est réunie en début 2008. D’autres discussions ont été poursuivies dans le cadre du conseil du laboratoire. D’autres échanges et décisions suivront afin de continuer à
renforcer les points forts et aussi mettre en place une stratégie permettant d’apporter des solutions aux
points qui sont à améliorer et notamment le nombre de publiants. Cette stratégie ne peut se mettre en
place sans l’implication de tous y compris une politique concertée au niveau de la direction de l’école.
79
G. PUBLICATIONS (Ouvrages, articles et communications)
Cette rubrique présente la liste de la production scientifique du laboratoire, en matière d’ouvrages, de
publications dans des revues (Internationales et nationales) et de communications dans des conférences
(Internationales et nationales).
1/ Ouvrage
C. GERVAISE, A. KHENCHAF, édition d’un numéro spécial de la revue Traitement du Signal
« Caractérisation du milieu marin », Vol 25(1-2), April 2008 (160 pages).
2/ Articles publiés dans des journaux à comité de lecture
2.1. International
1. S. LAGRANGE, N. DELANOUE, & L. JAULIN, "Injectivity Analysis using Interval Analysis. Application to
Structural Identifiability", Automatica, Vol 44(11), pp 2959-2962, November 2008.
2. G. HAJDUCH, N. BON, A. KHENCHAF, R. GARELLO, & J.M. QUELLEC, "Recent Developments in Detection, Imaging and Classification for Airborne Maritime Surveillance", IET Signal Processing (Special Issue
on ISAR and Feature Extraction), Vol 2(3), pp 192-203, September 2008.
3. V. CHOQUEUSE, K. YAO, L. COLLIN, & G. BUREL, "Hierarchical Space Time Block Code recognition
using correlation Matrice", IEEE Transactions on wireless Communication, Vol 7(9), pp 3526-3534, September 2008.
4. G. SOARES, A. ARNOLD-BOS, L. JAULIN, J. A. VASCONCELOS, & C. A. MAIA, "An interval-based target
tracking approach for range-only multistatic radar", IEEE Transactions on Magnetics, Vol 44(6), pp 13501353, June 2008.
5. S. LAGRANGE, L. JAULIN, V. VIGNERON, & C. JUTTEN, "Nonlinear Blind Parameter Estimation", IEEE
Transaction on Automatic Control, Vol 53(3), pp 834-838, April 2008.
6. A.O. BOUDRAA, J.C. CEXUS, M. GOUSSAT, & P. BRUNAGEL, "An energy-based similarity measure for
time series", Advances in Signal Processing, pp 1-9, 2008.
7. K. KHALDI, A.O. BOUDRAA, A. BOUCHIKHI, & M.T-H. ALOUANE, "Speech Enhancement via EMD",
EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, 2008.
8. A. BOUDRAA, J.C. CEXUS, & K. ABED-MERAIM, "Cross-Psi_B-Energy Operator-based Signal Detection", Journal of Acoustical Society of America, Vol 132(6), April 2008.
9. M. MONPERRUS, J.M. JEZEQUEL, J. CHAMPEAU, & B. HOELTZENER, "Measuring Models", ModelDriven Software Development: Integrating Quality Assurance, pp 147-168, Fraunhofer Institute for Experimental Software Engineering (IESE), Germany, 2008.
10. N. BON, A. KHENCHAF, & R. GARELLO, "GLRT detection for range and doppler distributed targets in
non-gaussian clutter", IEEE transactions on aerospace and electronic systems, Vol 44(2), pp 678-696,
April 2008.
11. A. BAUSSARD, & T. BOUTIN, "Time-reversal RAP-MUSIC imaging", Waves in Random and Complex
Media, Vol 18(1), pp 151-160, February 2008.
12. C. GERVAISE, S. VALLEZ, Y. STEPHAN, Y. SIMARD, Robust 2D localization of low-frequency calls in
shallow waters using modal propagation modelling, Canadian Acoustics, Vol 36 N°1 (2008) pages 153159.
13. Y. SIMARD, N. ROY, C. GERVAISE, passive acoustic detection and localization of whales: effects of
shipping noise in Saguenay - St Lawrence marine park, J. Acoust. Soc. Am. 123 (6), June 2008 , page
4109.4117.
2.2. National
14. S. BAZEILLE, I. QUIDU, & L. JAULIN, "Une méthode de prétraitement automatique pour le débruitage des images sous marines", Traitement du signal, Vol 25(1-2), April 2008.
80
15. C. GERVAISE, & M. ANDRE, "Théorie de l`estimation appliquée à l`étude de performances d`un système anti-collision entre navires et cachalots", Traitement du signal, Vol 25(1-2), pp 13-26, April 2008.
16. S. VALLEZ, C. GERVAISE, A. KHENCHAF, Y. STEPHAN, & M. ANDRE, "Inversion géoacoustique d`un
canal très petits fonds à partir des navires en mouvement", Traitement du signal, Vol 25(1-2), pp 151163, April 2008.
17. J.C. CEXUS, A.O. BOUDRAA, A. BOUCHIKHI, & A. KHENCHAF, "Analyse des échos de cibles Sonar
par Transformation de Huang-Teager (THT)", Traitement du signal, Vol 25(1-2), pp 119-129, April 2008.
18. H. LAANAYA, A. MARTIN, A. KHENCHAF, & D. ABOUTAJDINE, "Extraction de connaissances à partir
de données pour la classification des images sonar", Traitement du signal, Vol 25(1-2), April 2008.
19. I. LEBLOND, M. LEGRIS, & B. SOLAIMAN, "Apport de la classification automatique d’images sonar
pour le recalage à long terme", Traitement du signal, Vol 25(1-2), April 2008.
20. L. GUILLON, & W. HOLLAND, "Cohérence de signaux réfléchis par le sol marin : modèle numérique
et données expérimentales", Traitement du signal, Vol 25(1-2), pp 131-138, April 2008.
21. A. TOUMI, B. HOELTZENER, & A. KHENCHAF, "Traitements des signaux radar pour la reconnaissance/identification de cibles aériennes", RNTI : revue des nouvelles technologies, RNTI-C-2 Classification :
points de vue croisés, 2008.
3/ Articles publiés dans divers congrès nationaux et internationaux
3.1. International
1. A. COATANHAY, R. GARELLO, B. CHAPRON, & F. ARDHUIN, "Project MOPS - Marine Opportunity Passive Systems", Passive`08, Hyères, France, 14-17 October 2008.
2. A. COATANHAY, "Statistical analysis of the electromagnetic field scattered by the ocean surface in various weather conditions: a numerical study in L-band", IGARSS, Boston, USA, 6-11 July 2008.
3. N. SAJJAD, A. KHENCHAF, A. COATANHAY, & A. AWADA, "An improved two-scale model for the
ocean surface bistatic scattering", IGARSS, Boston, USA, 6-11 July 2008.
4. O. BENHMAMMOUCH, A. KHENCHAF, & N. CAOUREN, "Electromagnetic wave propagation above
rough sea surface: application to evaporation ducts", IGARSS, Boston, USA, 6-11 July 2008.
5. O. BENHMAMMOUCH, L. VAITILINGOM, A. KHENCHAF, & N. CAOUREN, "Electromagnetic wave propagation above rough surface: application to natural surfaces", PIERS, pp 596-602, Cambridge, USA, 2-6
July 2008.
6. A. COATANHAY, & C. GERVAISE, "Electromagnetic Detectability of the Oil Slicks on a Sea Surface in
Bistatic Configuration", PIERS, pp 590-595, Cambridge, USA, 2-6 July 2008.
7. A. AWADA, A. KHENCHAF, & A. COATANHAY, "Correlation between the NRCS and the wind speed
over sea in both monostatic and bistatic configurations", IGARSS, Boston, USA, 6-11 July 2008.
8. V. JAUD, C. GERVAISE, & A. KHENCHAF, "Analysis of multistatic Acoustic scattering by a rough surface", ISURC 2008, Villa Marigola, Italy, 2008.
9 . M. ROCHDI, A. BAUSSARD, F. COMBLET, & A. KHENCHAF, "Physical optic based approach for modeling complex objects in a global BiSAR imaging system", URSI/IEEE AP-S, San Diego, USA, 5-12 July
2008.
10. S. GROSDIDIER, A. BAUSSARD, & A. KHENCHAF, "Target detection using HF radar : modeling and
processing", URSI/IEEE AP-S, San Diego, USA, 5-12 July 2008.
11. V. CHOQUEUSE, S. AZOU, K. YAO, L. COLLIN, & G. BUREL, "Blind Modulation Recognition for MIMO
communications", IEEE Communication Conference, Bucharest, Romania, 5-7 June 2008.
12. M. DHIBI, H. THOMAS, & A. KHENCHAF, "Chimney gas detection in seismic imaging using morphology and optical flow", IEEE-Computational Intelligence Society, ICAISC 2008, Zakopane, Poland, 22-26
June 2008.
81
13. M.N. SAIDI, A. TOUMI, B. HOELTZENER, A. KHENCHAF, & D. ABOUTAJDINE, "ISAR data dynamics:
target shapes features extraction for the design", 7th european conference on synthetic aperture radar,
EUSAR, Graf-Zeppelin-haus, Friedrichshafen, Germany, 2-5 June 2008.
14. H. LAANAYA, A. MARTIN, D. ABOUTAJDINE, & A. KHENCHAF, "Classifier fusion for post-classification
of textured images", Information Fusion, Cologne, Germany, 30 June-3 July 2008.
15. A. MARTIN, A-L. JOUSSELME, & C. OSSWALD, "Conflict measure for the discounting operation on
belief functions", Information Fusion, Cologne, Germany, 30 June-3 July 2008.
16. A. MARTIN, & I. QUIDU, "Decision Support with Belief Functions Theory for Seabed Characterization", Information Fusion, Cologne, Germany, 30 June-3 July 2008.
17. C. OSSWALD, & A. MARTIN, "Discrete Labels and Rich Foci in Theory of Evidence", Information Fusion, Cologne, Germany, 30 June-3 July 2008.
18. S. PINSON, & L. GUILLON, "A parametric study of interactions between acoustic signals reflected by
the seafloor", Acoustics`08/ECUA08, Paris, France, 29 June-4 July 2008.
19. L. GUILLON, & V. ALESHIN, "Analysis of acoustical transmission and reflection from a sandy stratified
rough sediment using the grain shearing model", Acoustics`08/ECUA08, Paris, France, 29 June-4 July
2008.
20. M. DHIBI, R. COURTIS, & A. MARTIN, "Multi-segmentation of sonar images using belief function
theory", Acoustics`08/ECUA08, Paris, France, 29 June-4 July 2008.
21. S. RAKOTONARIVO, M. LEGRIS, R. DESMARE, & F. JEAN, "Theoretical justification of a coherent
forward model for subbottom profiler data inversion", Acoustics`08/ECUA08, Paris, France, 29 June-4
July 2008.
22. V. JAUD, C. GERVAISE, & A. KHENCHAF, "Performances of a multi-static model of sound scattering
by rough surfaces", Acoustics`08/ECUA08, Paris, France, 29 June-4 July 2008.
23. I. QUIDU, & Y. DUPAS, "Forward Looking Techniques for environment modelling, obstacle detection
and characterization", Acoustics`08/ECUA08, Paris, France, 29 June-4 July 2008.
24. M. ITO, A. ALFALOU, & A. MANSOUR, "New Image Encryption and Compression Method Based on
Independent Component Analysis", IEEE International Conference on Information & Communication
Technologies: from Theory to Applications, Damascus, Syria, 7-11 April 2008.
25. A. ALFALOU, & A. MANSOUR, "Independent Component Analysis Based Approach to Biometric Recognition", IEEE International Conference on Information & Communication Technologies: from Theory to
Applications, Damascus, Syria, 7-11 April 2008.
26. A. MARTIN, & C. OSSWALD, "Experts fusion and multilayer perceptron based on belief learning for
sonar images classification", IEEE International Conference on Information & Communication Technologies: from Theory to Applications, Damascus, Syria, 7-11 April 2008.
27. M.N. SAIDI, B. HOELTZENER, A. TOUMI, A. KHENCHAF, & D. ABOUTAJDINE, "Automatic recognition
of ISAR Images: Target shapes features extraction", IEEE International Conference on Information &
Communication Technologies: from Theory to Applications, Damascus, Syria, 7-11 April 2008.
28. V. CHOQUEUSE, K. YAO, L. COLLIN, & G. BUREL, "Blind detection of the number of communication
signals under spatially correlated noise by ICA and K-S tests", ICASSP, pp 239, Las Vegas, USA, 30
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29. V. CHOQUEUSE, K. YAO, L. COLLIN, & G. BUREL, "Blind recognition of linear space time block codes", ICASSP, pp 283, Las Vegas, USA, 30 March-4 April 2008.
30. L. JAULIN, & G. CHABERT, "QUIMPER : un langage de programmation pour le calcul ensembliste ;
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82
31. A. COATANHAY, A. ARNOLD-BOS, & A. KHENCHAF, "Modeling of the GALILEO signals near a sea
surface", ENC-GNSS, Toulouse, France, 2008.
32. M. MONPERRUS, J.M. JEZEQUEL, J. CHAMPEAU, & B. HOELTZENER, "Model-driven engineering metrics for real time systems", 4th European congress ERTS 2008 Embedded Real Time Software, Toulouse, France, January 2008.
33. K. KHALDI, A.O. BOUDRAA, A. BOUCHIKHI, M. TURKI-HADJ ALOUANE, & E.H.S. DIOP, "Speech Signal Noise Reduction by EMD", ISCCSP, Malta, 2008.
34. A. BOUCHIKHI, A.O. BOUDRAA, S. BENRAMDANE, & E.H.S. DIOP, "Empirical mode decomposition
and some operators to estimate instantaneous frequency: A comparative study", ISCCSP, Malta, 2008.
35. A.O. BOUDRAA, E.H.S. DIOP, & A. BOUCHIKHI, "Teager-Kaiser energy bilevel thresholding", ISCCSP, Malta, 2008.
36. A.O. BOUDRAA, T. CHONAVEL, J.C. CEXUS, S. BENRAMDANE, & A. BOUCHIKHI, "On the detection
of transient signals using cross-$\Psi_\texttt B$-energy operator", ISCCSP, Malta, 2008.
37. E.H.S. DIOP, A.O. BOUDRAA, & A. BOUCHIKHI, "An improved image demodulation algorithm based
on Teager-Kaiser operator", ISCCSP, Malta, 2008.
3.2. National
38. A.-L. JOUSSELME, A. MARTIN, & P. MAUPIN, "Gestion de l`information paradoxale contrainte par
des requêtes pour la caractérisation de cibles dans un réseau de capteurs multi-modalité", SCIGRAD,
Brest, France, 24-25 November 2008.
39. A. TOUMI, B. HOELTZENER, & A. KHENCHAF, "Reconnaissance de cibles radar par classification hiérarchique", SCIGRAD, Brest, France, 24-25 November 2008.
40. B. HOELTZENER, N. LESCA, & M. BERTHELOT, "Vers une anticipation des risques systèmes par la
complexité", SCIGRAD, Brest, France, 24-25 November 2008.
41. A. COATANHAY, R. GARELLO, B. CHAPRON, & F. ARDHUIN, "Le Projet MOPS - La perception du milieu marin par un système de mesure passive utilisant les signaux GNSS", Sea Tech week, Brest, France,
13-17 October 2008.
42 . A. MARTIN, "Aide à la décision crédibiliste et rejet pour la reconnaissance d`images texturées",
Rencontres Francophones sur la Logique Floue et ses Applications (LFA), pp 3, Lens, France, 16-17 October 2008.
43. C. ROMINGER, A. MARTIN, & A. KHENCHAF, "Fonctions de croyance pour le recalage d`images
classifiées en environnement incertain", Rencontres Francophones sur la Logique Floue et ses Applications (LFA), pp 3, Lens, France, 16-17 October 2008.
44. H. LAANAYA, A. MARTIN, A. KHENCHAF, & D. ABOUTAJDINE, "Post-Classification d’images texturées
par fusion crédibiliste", Atelier Fouille de données complexes dans un processus d`extraction de connaissance, Extraction et Gestion des Connaissances (EGC), pp 37-48, Sophia Antipolis, France, 29 January
2008.
83
V. LABORATOIRE DTN
Contact : Philippe Dhaussy ([email protected])
Le laboratoire Développement Technologies Nouvelles (DTN) est constitué de quatre équipes pluridisciplinaires. Celles-ci sont composées d’enseignants-chercheurs, d’ingénieurs, de techniciens et de doctorants et ont pour vocation des activités de formation, de recherche, de développement, d’innovation et
de transfert technologique vers l’industrie dans les champs disciplinaires suivants :
*
*
*
*
Informatique et Ingénierie des Modèles Logiciels (INFO)
Systèmes d’Observations Hydrographiques et Océanographiques (SOHO)
Electronique et Automatique (ELAUTO)
Conception de Systèmes Mécaniques (CMA)
En complément de ces domaines de recherche et développement, le laboratoire DTN mène des travaux
dans le domaine de l’enseignement à distance et du développement d’un environnement numérique de
travail.
Bien qu'il puisse intégrer, dans le cadre de développements industriels, des étudiants de l'école lors de
leur cursus, le laboratoire mène aussi des actions avec une indépendance par rapport au calendrier de
formation des élèves. Les types d’activités sont les contrats industriels de recherche et développement
(R&D, transfert technologique) et les projets de recherche dans le cadre de doctorats.
Personnels au 31/12/2008
Enseignants Chercheurs (ETP)
Etudiants 2008
12
Chercheurs associés
/
IEPA
/
Ingénieurs, cadres techniques,
administratifs
31
Doctorants
Doctorants extérieurs
Stagiaires Master Recherche /
PFE
11
Autres stagiaires (> 2 mois)
6
0
6
Production scientifique année 2008
Ouvrages – édition d’un chapitre spécial Model Driven Software Development
1
Publication dans les revues spécialisées avec comité de lecture
8
Communications
4
Thèses soutenues
2
HDR soutenues
/
Colloques journées d’études
3
Séminaires organisés
/
Contrats notifiés en 2008
Origine
Recettes 2008
Nombre
Montant (k€)
Montant (k€)
Industriel
4
98
115
Organisme public
/
861
315
Subventions
/
/
/
84
A. INFORMATIQUE ET INGENIERIE DES MODELES LOGICIELS
L’équipe « Informatique et Ingénierie des Modèles Logiciels » est une composante du laboratoire DTN.
Elle est rattaché également au laboratoire LISyC (Laboratoire d’Informatique et des Systèmes Complexes
– Equipe d’Accueil 3883) regroupant l’ENSIETA, l’Université de Bretagne Occidentale et l’Ecole Nationale
d’Ingénieurs de Brest. L’équipe s’appuie sur de nombreuses collaborations académiques et industrielles
afin de soutenir une activité de projets contractuels et de publication académique.
1/ Thème de recherche dans le domaine de l’Ingénierie Dirigées par les Modèles
Les thèmes de recherche de l’équipe sont positionnés dans le domaine de l’Ingénierie Dirigée par les
Modèles (IDM), et plus spécifiquement sur l’étude des langages de modélisation, les techniques de transformations de modèles, la gestion de la complexité, la production d’analyseurs formels de modèles et la
conception de processus de développement intégré basés sur les modèles.
L’approche IDM en plaçant la notion de modèle au centre du développement applicatif se révèle être
une solution de choix pour obtenir un bon niveau de maîtrise des systèmes logiciels de plus en plus complexes. Elle apparaît comme étant adaptée pour la conception, l’analyse et le développement des logiciels en permettant d’anticiper les risques techniques avant même de procéder à la production de maquettes ou de prototypes. Traditionnellement, la référence pour la description d’un système est constituée de ses diverses documentations (de spécification, de conception, etc.) et de son code. En 2001,
l’OMG (Object Management Group)2 a débuté l’élaboration d’un ensemble de standards appelé MDA™
(Model Driven Architecture™) ou MDE (Model Driven Engineering). Cette approche, très axée sur l’instrumentation des modèles, permet de passer d’un mode contemplatif (les modèles ne servent qu’à de la
documentation) à un mode productif de l’exploitation des modèles (les modèles sont exécutables, permettant par exemple la simulation ou la génération de code).
L’objectif de l’initiative IDM est de bâtir un cycle de vie du développement pour le logiciel et le matériel
en s’appuyant sur l’emploi d’un ensemble de modèles pour chaque étape, et en fournissant un support
outillé de la construction des modèles, de leur transformation jusqu’à l’élaboration du produit final. L’approche propose dorénavant de considérer le modèle comme la nouvelle référence de la description du
système. Le but recherché est d’assurer un continuum quant à la manipulation des modèles dans le cycle
de vie à différents niveaux d’abstraction. L’équipe DTN s’inscrit dans cette approche et développe des
travaux de recherche qui s‘appuient sur des standards de modélisation déjà reconnu dans le domaine
du logiciel comme, par exemple, UML, SysML, MARTE, AADL, AUTOSAR, etc.
Face aux défis du développement de systèmes et de logiciels complexes et volumineux, s’appuyant sur
des technologies évoluant en permanence, le développement dirigé par les modèles est reconnu aujourd’hui comme prometteur pour ses capacités à traduire les différents niveaux d’abstraction du système. Il favorise le travail collaboratif, la capitalisation de la connaissance métier, l’isolation des aspects
dépendants de plates-formes techniques peu pérennes. Il permet de rendre testables les différents aspects du système en développement et permet l’automatisation de la production de code, de tests, et
d’autres fournitures telles que la documentation. Ces modèles doivent également être exploités pour
construire des analyses formelles selon différents points de vue (fonctionnel, performance, coût, sûreté
de fonctionnement, etc.).
2/ Collaboration académiques et industriels
Depuis plusieurs années, l’équipe poursuit une politique de développement de projets et de contrats industriels, dans le domaine de l’IDM et des techniques de modélisation et de validation formelle de logiciels temps réel.
Durant l’année 2008, l’équipe a continué à renforcer ses activités de recherche en partenariat avec d’autres équipes universitaires et industrielles impliquées et reconnues dans ces domaines. Recherchant toujours les complémentarités avec elles, nous avons positionné l’équipe sur un terrain spécifique de l’amélioration des techniques de modélisation et de validation et leur intégration dans les processus d'ingénierie logicielle industrielle.
Pour contribuer à la mise en œuvre de prototypes ou démonstrateurs et à leur expérimentation en
contexte industriel, l’équipe a développé une activité, interne au laboratoire, de développement d’outils
et utilitaires logiciels. Ceux-ci lui permettent de manipuler des modèles de niveau utilisateur décrits dans
différents formalismes comme UML (et ses profils SysML et MARTE), AADL, SDL et de générer des modèles formels en vue de produire des analyses formelles (comportement, performances, sûreté de fonctionnement) ou des artefacts (génération de codes embarqués ou de documentations). Une plateforme
logicielle prototype nommée EDM (Environnement de Développement de Modèles), a été développée à
l’ENSIETA dans le cadre de différents projets de recherche. Celle-ci intègre un ensemble d’utilitaires et
permet de capitaliser et de fédérer les travaux des membres de l’équipe logicielle. Ce prototype est
conçu comme un outil support à la définition de concepts en matière de modélisation et de validation de
85
système et à l’expérimentation de ces concepts avec les industriels.
Parmi ces utilitaires, l’équipe a développé un outil de vérification, OBP (Observer-Based Prover), basé,
d’une part, sur la manipulation d’automates de contextes, d’exigences et de composants nommés
« Unités de Preuve ». Ceux-ci sont formalisés dans un langage DSL prototype nommé Context Description Language conçu par le laboratoire. D’autre part, OBP génère des programmes formels assimilables
par des outils de vérification académique (IFx, TINA, CADP). OBP est mis en œuvre aujourd’hui, à titre
expérimental, en contexte industriel et en collaboration avec des équipes de CS-SI, THALES AIR SYSTEMS, AIRBUS, CNES, du pôle DGA/SDS. Cette collaboration génère de nombreux travaux avec leurs
ingénieurs. L'objectif commun est d'évaluer, en contexte industriel, des méthodes de modélisation et de
validation formelle sur des modèles, spécifiés en langage SDL (protocoles de communication embarqués
AIRBUS A380), UML (composants embarqués d’AIRBUS et de THALES, modèles de protocole satellite
CNES).
La plateforme EDM permet de conduire aujourd’hui, et d’une manière modulaire, des expérimentations
dans le cadre de contrats industriels. Elle a vocation à s’enrichir avec le résultat des travaux des doctorants, des stagiaires et les résultats provenant des contrats auxquels elle participe. La plateforme est
conçue pour pouvoir s’interfacer avec d’autres outils provenant de différents partenaires universitaires ou
industriels. Nous pouvons citer pour les aspects manipulation et transformation de modèles : KerMeta de
l’INRIA-IRISA, MDD Workbench de la société SODIUS, Smart QVT d’Orange Labs, KIMONO du pôle SdS
de la DGA, RTDS de PragmaDev, etc. Pour l’analyse formelle de modèles : IFx de VERIMAG, TINA du
LAAS, CADP de l’INRIA, CHEDDAR du LISyC, CECILIA-OCAS de DASSAULT-SYSTEMS, les outils développés dans le cadre du projet TopCased, etc.
L’équipe logicielle intervient en tant que partenaire du pôle de compétitivité "Images et Réseaux" et du
pôle "Mer-Bretagne", pôles à vocation mondiale, du pôle "Automobiles Haut de Gamme", pôle national
centré autour de Rennes et associant les régions Bretagne et Pays de la Loire et enfin du pôle
"Aéronautique Espace et Systèmes Embarqués" des régions Midi-Pyrénées et Aquitaine. Parmi les projets
menés, nous pouvons citer :
* Les projets MopCom-Soc (ANR) et MopCom-Ing (DGE) regroupent les laboratoires et industriels de la
région Bretagne investis dans le domaine de l'IDM (THALES A.S, THOMSON Multimédia, Orange Labs,
Sodius, LESTER/UBS, Supelec, INRIA-IRISA, Telecom Bretagne, UBS, ENSIETA/DTN). Ces projets sont
labellisés par le pôle de compétitivité Image et Réseaux et soutenus par l'ANR, la DGE et la région Bretagne.
* Le projet TopCased (DGE), labellisé par le pôle de compétitivité Aéronautique et espace et initié par
Airbus, concerne les développements d’outils Open Source pour la conception de logiciels embarqués.
L'équipe intervient dans les sous-projets Modélisation (WP5) et Vérification (WP3) en collaboration de
nombreux partenaires académiques et industriels.
* Le projet Open For Autosar (O4A), labellisé par le pôle de compétitivité Automobiles Haut de Gamme,
en collaboration avec PSA, Geensys, l’ESEO, concerne l’exploitation des modèles logiciels pour la conception de systèmes embarqués pour l’industrie automobile.
* Le projet ANR DOMINO, en collaboration avec ENSEEIHT/IRIT, CEA, AIRBUS, CNES, Sodifrance, IRISA/Triskell concerne les techniques de conception et de validation des transformations de modèles au
sein des processus de développement.
* Le projet OSMOSE, en collaboration avec Airbus, aborde le domaine de l’identification des exigences et
la mise en œuvre des modèles de ces exigences.
* Les projets Environnement de Développement de Modèles (EDM) et Méta Modèles pour les Systèmes
de Systèmes (MM-SdS), en collaboration avec le pôle SdS de la DGA concernent la conception d’une plateforme de conception de modèles et leur exploitation pour la modélisation des systèmes de systèmes.
* Le projet Observatoire Fonds de Mer a débuté en septembre 2008 avec pour objectif de fournir un langage spécialisé pour les réseaux de capteurs intelligents (Smart Sensors) dans le cadre de ces observatoires dont le but est de fournir en temps réel et de manière permanente des données océanographiques. Ce projet est labellisé par le pôle Mer et co-financé par le GIS-Europôle Mer. Les partenaires sont
l’IFREMER et l’UBO.
* Le projet MOPCOM-Ing a débuté en Septembre 2008 dont l’objectif est l’amélioration des processus de
développement basé sur les modèles. Après les premières expériences industrielles de l’IDM, nous cherchons à analyser et améliorer les pratiques de l’IDM. Dans ce cadre, nous cherchons à intégrer les analyses par méthode formelles dans le processus basé sur les modèles pour le système et le logiciel. Ce projet est labellisé par le pôle Images et Réseaux et est financé par la DGE. Les partenaires sont Thales,
Orange-Labs, Softmain, INRIA, Telecom-Bretagne et Valoria-UBS.
86
Thèses de recherche menées en 2008 au sein du laboratoire :
Deux thèses ont été soutenues sur les thèmes :
* « Modélisation système et analyse de la complexité », menée en collaboration avec l’IRISA, THALES et
DGA/SdS.
* «Approche MDA et fusion de modèles UML », menée en collaboration avec CEA/LIST.
Cinq thèses sont en cours sur les thèmes :
* « Validation formelle de composants embarqués » menée en collaboration avec CS-SI et l’ONERA.
* « Exploitation des modèles et de techniques d’analyse formelle pour la validation et la qualification
d’interfaces dans les architectures de Systèmes de Systèmes » menée en collaboration avec le pôle Systèmes de Systèmes de la DGA/SdS et Telecom Bretagne.
* « Méta modélisation et génération de code pour les architectures numériques », menée en collaboration avec THALES et le laboratoire d’Informatique Fondamental de Lille (LIFL).
* « Intégration des techniques d’analyses formelles de modèles dans les processus de développement de
logiciels » menée en collaboration avec Telecom Bretagne.
* « Composition de méta modèles » menée en collaboration avec Telecom/Bretagne.
Les travaux de recherche ont donné lieu à des articles de recherche publiés dans plusieurs revues,
conférences et workshop (MODELS’08, ECMDA’08, LMO’08, CAL’08, ERTS’08, MARTE’08, UML&AADL’08,
MODEVVA’08).
B. SYSTEMES D’OBSERVATIONS HYDROGRAPHIQUES ET OCEANOGRAPHIQUES
L’équipe « Système d’’Observation Hydrographiques et Océanographiques » (SOHO) est une composante
du laboratoire DTN. Ses activités sont orientées dans le domaine de la veille environnementale par
acoustique passive, des véhicules sous-marins autonomes de type « glider » et de l’hydrographie.
1/ Veille environnementale par acoustique sous-marine passive
1.1. Thème de recherche
Au sein de l’équipe Systèmes d’Observations Hydrographiques et Océanographiques du laboratoire DTN
et de l’équipe d’accueil 3876 E3I2, le thème de recherche et développement « Veille environnementale
par acoustique sous-marine passive » s’est notamment structuré en 2008 comme une évolution naturelle
du thème « tomographie acoustique passive ».
Depuis 2001, l’ENSIETA a proposé puis développé l’outil original de la tomographie acoustique passive
consistant à reconstruire les paramètres d’un milieu marin à partir de la mesure des sons d’opportunité
comme le bruit rayonné par les navires ou les vocalises de mammifères marins. La tomographie acoustique passive permet de contribuer à l’évaluation rapide de l’environnement en assurant la discrétion
acoustique pour les activités militaires, l’observation sur le long terme en se dispensant des émissions
actives couteuses en puissance et assurant ainsi un respect de la faune marine. Le développement de
cette activité a été accompagné par la DGA et le SHOM. Aujourd’hui, nous proposons des solutions matures pour l’utilisation du bruit rayonné par les navires et des vocalises émises par les grands mammifères marins pour réaliser l’inversion géo-acoustique des milieux de profondeurs inférieures à 300 mètres.
Proposer des solutions pour la tomographie passive nous a permis de développer des outils pour détecter et localiser les sources d’opportunité comme les vocalises de mammifères marins ou les émissions
sonores anthropogéniques et de pouvoir simuler la propagation de ces sources dans un canal donné.
Les milieux marins, régulateur des climats sur terre, réserve de ressources naturelles sont soumis aux
changements globaux et subissent les impacts des pressions anthropiques. Animaux au caractère symbolique fort, les mammifères marins, sont des bio-indicateurs de l’état de santé des écosystèmes. A ce
titre, l’opinion publique, les décideurs et le législateur portent un grand intérêt à maitriser les interactions entre mammifères marins et utilisateurs ou exploitants de la mer. Moins prosaïquement, à des fins
d’augmentation de productivité et d’amélioration de leur image, les exploitants souhaitent eux aussi minimiser les interactions nuisibles pour les deux parties.
Cette prise de conscience « environnementale » récente demande de comprendre et maitriser ces interactions dans une aire marine donnée et passe par le développement d’un ensemble d’outils pour appor87
ter en temps réel une information sur la présence de mammifères marins et d’émissions acoustiques d’origine humaine.
Etant donnés les outils que nous avons développés pour la tomographie passive, notre réseau de relations internationales et les enjeux environnementaux nouveaux, nous avons en 2008 élargi le thème de
recherche ‘Tomographie acoustique passive’ au thème ‘Veille environnementale par acoustique passive’
dont l’ambition est de comprendre les océans en écoutant uniquement les sons qu’il produit. La figure
suivante illustre le thème.
Ce thème comprend des activités de mise au point d’algorithmes de traitement et de méthodologies originales de veille, de réalisations d’expériences de validation à la mer et envisage à l’horizon 2010 de
proposer et opérer des systèmes de veille. Il s’appuie sur des compétences en acoustique sous-marine
(productions sonores et propagation) , en traitement du signal et sur des développements technologiques.
Ce thème est développé en collaboration avec Océanopolis (Dr C. Liret), le SHOM (Dr Y. Stephan), est
inclus dans le programme scientifique de l’axe ‘Systèmes intelligents de mesures, d’observations et d’interventions’ du G.I.S Europôle MER et s’enrichit d’échanges fructueux et soutenus avec le ministère de
pêches et océans, canada (Pr Y. Simard) et le laboratoire d’appplications bio-acoustiques de l’Université
Polytechnique de Catalogne (Pr M. André) .
1.2. Travaux et résultats scientifiques
Concernant la tomographie acoustique passive, l’année 2008 a été l’année du bruit rayonné par les navires pour lequel :
- avec le ministère des pêches et océans, nous avons établi un modèle statistique unique à partir d’une
base de données constituée de l’enregistrement de plus de 4000 navires transitant en un semestre dans
le Saint Laurent, cette étude vient compléter celle que nous avions réalisée en 2006 sur une base de 500
navires réalisées par la marine française entre 1988 et 1993,
- avec le SHOM, nous avons proposé des méthodes de mesures des paramètres acoustiques des fonds
marins à partir du son rayonné par les navires en mouvement pour des canaux d’une profondeur inférieure à 300 mètres, ces méthodes ont été validées sur la campagne PASSTIME (SHOM-ENSIETA) réalisée en 2005 dans le Golfe de Gascogne.
Concernant l’étude des mammifères marins et de l’activité humaine, en 2008, nous avons :
88
- avec l’Université Polytechnique de Catalogne, dimensionné un système d’anticollision entre cachalots et
navires,
- avec le Ministère des Pêches et Océans, Canada,
* proposé une méthode originale de localisation des baleines franches en baie de Fundy en vue de
limiter les collisions avec les navires,
* étudié l’impact du bruit de trafic dans le Saint Laurent sur les systèmes de localisation et de détection des mammifères marins,
- avec Océanopolis, nous avons établi le répertoire acoustique de la colonie résidente de grands dauphins Tursiops Truncatus du Parc National Marin d’Iroise et nous avons validé la faisabilité d’une surveillance par acoustique passive de cette colonie.
En 2008, la veille environnementale par acoustique passive s’articule autour de 4 contrats venant contribuer à son développement :
- Le projet MODE II entre l’ENSIETA et le SHOM adossé au PEA ERATO de la DGA pour une durée de 42
mois (Janvier 2008 à Juillet 2011) abordant le développement de la tomographie acoustique passive,
- Le projet PADEMO entre l’ENSIETA et la DGA pour une durée de 24 mois (Novembre 2007 à Novembre
2009) abordant le développement du sonar biomimétique où l’on désire concevoir un sonar discret qui
émet des recopies de signaux naturellement présents dans le milieu marin,
- Deux projets au profit d’industriels comprenant le développement d’algorithmes et systèmes de détection de mammifères pour les secteurs de la pêche et de la recherche pétrolière.
2/ Sous-marins autonomes de type « glider »
Depuis plusieurs années, l’équipe est impliqué dans le développement de robot sous-marin autonome de
type glisseur ou glider. Au cours de l'année 2008 le développement de ce glider s'est conduit sur deux
axes. Tout d'abord au niveau théorique l'écriture du modèle hydrodynamique a été finalisée. Nous sommes maintenant en mesure de simuler intégralement une mission de l'engin ainsi que ses réponses aux
perturbations en fonction de sa géométrie. Ceci nous permet de savoir à l'avance quelle sera la stabilité
de l'engin et sa sensibilité en cas de changement de consigne de plongée.
En utilisant ce simulateur, on peut par exemple déterminer la taille des stabilisateurs horizontaux pour
minimiser la sensibilité du glider aux perturbations en tangage en fonction de la distance des ailes au
centre de gravité, tous les autres paramètres étant fixés à l'avance (taille des ailes, masse en plongée,
etc).
Une fois une géométrie de surface portante fixée on peut aussi par exemple calculer pendant quel intervalle de temps la trajectoire du glider mettra à se stabiliser suite à une perturbation (ci-dessous le délai
et l'angle de tangage).
Ces informations sont utiles pour mettre au point des stratégies de pilotage qui minimiseront l'énergie
dépensée pour contrôler la trajectoire du glider. Par exemple on peut voir ci-dessus qu'avant de tenter
de réguler le tangage en plongée, suite à une inflexion de trajectoire, il faut laisser au moins une minute
89
s'écouler, c'est à dire le temps nécessaire pour ne plus être en régime transitoire.
Au niveau pratique, un glider de grandes dimensions a été assemblé courant du printemps. Celui-ci a été
déployé dans l'océan Arctique pendant l'été 2008.
Cette affirmation est corroborée par des photos prises sur le lieu de stockage du glider à son arrivée en
Alaska, de nombreuses traces d'oxydation étaient visibles et avaient bloqué des éléments mécaniques.
Cet événement nous a conduits à revoir intégralement notre méthode de conception, qui s'appuiera désormais sur des technologies flotteurs largement éprouvées. Le prochain glider n'intégrera donc plus de
piston, ni de masse mobile, mais sera basé sur une architecture de flotteur lagrangien PROVOR qui
contrôle son immersion via des vessies remplies d'huile. Un nouveau prototype est donc attendu pour
l'été 2009 et sera développé conjointement avec la société NKE qui met en œuvre la technologie PROVOR pour le compte d'IFREMER.
3/ Hydrographie
Outre la gestion de la formation des hydrographes de 2ème et 3ème année, les actions entreprises en
2008 dans le domaine de l'hydrographie ont eu pour but :
d'intégrer une série de capteurs nouveaux sur la vedette hydrographique, afin d'améliorer la formation pratique des hydrographes: Sondeur multifaisceaux Reson 8101 (partagé avec l'IUEM),
ADCP, Sondeur de sédiment, Centrale d'attitude Ixsea/Octans4, Compas GPS hémisphère. L'ensemble de ces capteurs ont été pris en mains, des interfaces mécaniques, logicielles ont été mises
au point, et les systèmes d'acquisition sont désormais opérationnels et utilisés dans le cadre de la
formation de prise en main de la chaîne de traitement de données bathymétriques. L'équipe SOHO
est en charge de l'encadrement du projet de levé hydrographique de deuxième année et du projet
de levé océanographique de troisième année. Lors de ces projets, les étudiants doivent réaliser un
levé et être capable de traiter leurs données : ils doivent maîtriser toute la chaîne, de l'acquisition
des données à la production de carte marine. Un ensemble d'outils a été développé par l'équipe
pour l'acquisition et le prétraitement des données. On peut noter que le problème principal de
cette phase est la datation précise des données. Tous les outils réalisés ici visent à obtenir une
datation la plus précise possible. Un logiciel d'acquisition et de datation des données a été développé et expérimenté pour pallier les limitations du logiciel d'acquisition fourni par le constructeur
du sonar. Un logiciel de prétraitement développé par l'équipe permet de préparer les données
pour qu'elles soient facilement exploitables par les étudiants. Cet outil sert de support pédagogique pour décrire aux étudiants les différents problèmes auxquels il faut être attentif lors du traitement de données.
de réaliser une série de levés utilisant les capteurs installés sur la vedette hydrographique. On cite
par exemple un levé de la zone d'évitement du 6ème bassin Sud, quai d'accès de navires Panamax, et détermination de la sonde minimale au profit du port de commerce de Brest. Des levés de
90
courantométrie ont été également réalisés dans la même zone afin d'alimenter un simulateur d'accostage de grands navires pour le compte de la station de pilotage de Brest.
d’identifier des axes d'études pertinents afin de mettre en correspondance enseignement et recherche. Les axes d'études retenus sont le traitement de données bathymétrique, notamment les
apports des méthodes de modélisation locale, par rapport aux méthodes d'assimilation statistiques
de type CUBE. Un autre axe d'étude retenu est la bathymétrie par rapport à l'ellipsoïde, avec une
contribution en termes de levés au projet Bathyelli du Shom. Un axe plus mineur mais ayant beaucoup d'impact sur la pratique hydrographique est celui de la comparaison de différentes méthodologies de calibrage angulaires de sondeurs. Les équipements disponibles sur la vedette hydrographique de l'ENSIETA permettent d'alimenter en données toutes ces études.
C. ELECTRONIQUE ET AUTOMATIQUE
1/ Activités de Radio Logicielle
1.1. Thème de recherche
Un travail de recherche est développé dans le cadre d’une thèse sur le thème de la « Reconfiguration
Dynamique d’un NoC Intégré à une Plateforme Radio Logicielle compatible SCA ». Ce travail a débuté
fin 2007 par un état de l’art des environnements logiciels utilisés par les terminaux radio militaires. A
l’issue de ce travail, nous avons choisi de focaliser nos efforts sur l’environnement logiciel ouvert connu
sous l’acronyme OSSIE. Ce dernier a été mis librement à la disposition de la communauté scientifique
internationale par l’université de Viginia Tech. Cet environnement utilise l’architecture logicielle standard
SCA qui a été normalisée par les principales organisations impliquées dans la normalisation des télécommunications militaires (JTRS).
Un premier travail d’analyse des performances à permis de mettre en évidence que l’utilisation de cet
environnement pour la réception d’un canal de diffusion FM multiplie par 5 la charge des processeurs et
par 25 la latence comparé au même traitement fonctionnant avec des bibliothèques C++ optimisées.
Ces résultats ont été publiés à la conférence SDR’08 qui s’est tenue du 26 au 30 novembre 2008 à Washington. Une généralisation de ces travaux sera soumise courant 2009 dans une revue ACM afin de définir un modèle statistique capable de prévoir la latence et la charge d’une forme d’onde exécutée par la
plateforme modélisée.
A l’issue de la conférence SDR’08, l’équipe est entrée en contact avec un des développeurs historique
d’OSSIE Philip BALISTER qui a accepté la mise au point commune d’une version d’OSSIE capable de supporter la reconfiguration dynamique des circuits reconfigurables embarqués par la plateforme d’exécution de l’environnement OSSIE.
Un travail sur l’étude des communications CORBA complémentaire à l’analyse de performance d’OSSIE a
permis de localiser le point faible des architectures SCA au niveau du bus logiciel CORBA qu’elles utilisent.
La formation aux outils SPECTRUM, proposée par le CELAR, nous a permis de mieux appréhender la manière qui a été utilisée par les constructeurs des plateformes commerciales pour contourner ce problème
de performance. Leur solution consiste à véhiculer les données à traiter sur des liaisons rapides nonCORBA. Le bus logiciel n’est alors utilisé que pour la synchronisation des appels de méthode liés au
transport des données à traiter par les composants logiciels.
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La prise en main de l’environnement de reconfiguration dynamique des circuits intégrés reconfigurables
dynamique s’est faite à l’occasion du co-encadrement d’un projet industriel de deuxième année de cycle
ingénieur pour la société Thales Airborne Systems.
1.2. Projet de développement
Dans le cadre des développements logiciels de l’année 2009 dont les objectifs seront d’intégrer le NoC
(Network on Chip) du Lab-STICC dans un environnement radio logicielle, nous avons rédigé un document de travail qui pose les bases architecturales de l’ORB (Object Request Broker) à développer. Ce
travail permettra le déploiement d’applications multistandards sur une plateforme radio logicielle faite sur
mesure pour les besoins de l’ENSIETA et de ces partenaires. Le Lab-STICC nous supporte dans ce travail et a prévu de nous associer un ingénieur de recherche qui s’occupera des développements liés au
NoC.
1.3. Participation au projet MoPCom-SoC
L’équipe radio logicielle participe toujours avec le département informatique et ingénierie des modèles de
DTN au projet RNTL MoPCom-SoC. Ce projet nous a notamment permis cette année de faire progresser
l’équipe sur les thématiques liées à la reconfiguration dynamique et partielles des circuits intégrés reconfigurables. Il a également permis à l’équipe de consolider ses connaissances sur les méthodologies de
conceptions liées à UML et à leurs utilisations dans le cadre du déploiement de formes d’onde sur des
plateformes radio logicielle.
1.4. Plateforme Lyrtech
Suite à l’obtention d’un financement du conseil général du Finistère pour de l’équipement Recherche,
nous avons reçu en novembre 2008 la plateforme radio logicielle commerciale « Small Form Factor SDR
Development Platform » qui est capable de supporter un grand nombre de standards de communication
civiles et militaires. Cet équipement a été complété par l’acquisition d’une plateforme COST qui nous permettra en 2009 d’assembler un système Radio Logicielle de bout en bout. L’objectif est de mesurer l’effort de codage à fournir afin de faire communiquer pour un même standard les plateformes hétérogènes
du CELAR et de l’ENSIETA.
2/ Activités de Robotique
Cette année, l’équipe DTN a obtenu la deuxième place au concours de robotique sous marine SAUC’E
(Student Autonomous Underwater Competition - Europe) qui s’est tenu du 7 au 11 Juillet 2008 à l’Ifremer, Brest. Ce projet a été réalisé par des étudiants de l’ENSIETA avec un encadrement d’enseignants
de DTN.
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L’équipe a participé au concours de robotique terrestre à ETAS à Angers. Elle est arrivée 3ième derrière
Thales et l’ISTIA avec un robot conçu et réalisé conjointement par des enseignants et des étudiants de
l’ENSIETA.
L’équipe a organisé le workshop international SWIM’08, à Montpellier. Ce workshop avait pour but de
présenter les dernières avancées sur les méthodes de calculs par intervalles pour des applications en
robotique. La prochaine édition de ce workshop se produira en juin 2009 à Lausanne.
D. CONCEPTION DES SYSTEMES MECANIQUES
L’équipe d’ingénierie Mécanique effectue trois types d’activités importantes : une activité d’enseignement, une activité de développement et une activité de soutien. La liaison entre ces compétences est
assurée par l’encadrement et le suivi des projets industriels de deuxième année, de quelques projets
« application système » de troisième année, de soutien et d’encadrement de clubs d’étudiants et la réalisation d’activités de développement indépendantes du calendrier scolaire. Notons toutefois que la partie
enseignement représente une part très importante de notre activité.
Avant de faire le point sur ces trois types d’activités, citons les éléments importants de l’année 2008 :
- Intégration de 4 personnes issues du centre de formation de Brest (CFBT) et arrivée à l’ENSIETA en
septembre 2007 (+ intégration de 2 autres personnes du CFBT pour une durée plus courte car elles ont
fait valoir leur droit à la retraite en 2008),
- Remplacement d’un technicien TSEF dans le domaine de l’hydraulique de puissance,
- Encadrement de 47 projets industriels de seconde année,
- Réalisation de 9 stages de formations continues,
- Encadrements de 3 stagiaires (2 espagnols (6 mois) et 1 français (2 mois)),
- Mise en place de 5 axes de développement afin d’améliorer la lisibilité de nos activités,
- Réalisation de contrats pour un montant de 20.5 k€ HT (hors formation continue),
- Bonnes performances obtenues par nos équipes étudiantes lors des différentes compétitions dans lesquelles elles ont concouru.
L’ensemble des activités vues sous les angles de l’enseignement, du développement ou du soutien peuvent se résumer ainsi :
1/ Activités d’enseignement
Pour commencer, nous présenterons les différentes activités que nous avons réalisées dans le cadre des
enseignements académiques ENSI et FIPA, des formations continues puis nous ferons un point sur d’autres activités propres à l’enseignement mais ne rentrant pas dans les cadres précédents. Rappelons ici
que notre équipe à une charge élevée d’enseignement et qu’elle représente une part importante de notre activité.
93
1.1. Formation ingénieur (ENSI et FIPA)
Les faits marquants pour l’année 2008 ont été :
stabilisation des enseignements de la formation ENSI (beaucoup de matières ont été reconduites
de l’année précédente avec uniquement quelques légères évolutions) mais nous avons redistribué
certains encadrements de BE et de TP afin d’intégrer les personnels CFBT. Cette redistribution a
sollicité l’ensemble des personnes de l’équipe.
intégration des matériels issus du CFBT dans les domaines de l’hydraulique de puissance et de
l’automatisme :
- Evolution des systèmes automatisés afin d’harmoniser globalement les matériels à l’école (i.e.
automates identiques sur toutes les machines : Schneider) et ainsi faciliter les enseignements
avec nos étudiants. Toutefois, les machines du CFBT pourront toujours fonctionner avec leur
automate d’origine (Siemens), ce qui nous permettra de capter un public plus large pour les formations continues ;
- Mise en route des bancs d’hydraulique « load-sensing » et analyse des prestations qui peuvent
être offertes en formation continue ;
- Les matériels d’électrotechnique seront intégrés en 2010 lorsque le nouveau centre de développement sera opérationnel.
Mise en place des enseignements FIPA de troisième année : notre équipe a été concernée par la
création de BE « CAO navire » de 30 heures.
Transformation du module productique en module « maquette numérique » plus proche des enseignements du tronc commun ENSI et des options de troisième année. Ce module de 20 heures
permet aux étudiants d’approfondir les possibilités du maquettage numérique.
Mise en place d’une bibliothèque technique informatique afin de centraliser l’ensemble des données numériques que nous disposons. Cette base de données, actuellement en phase de validation, a été développée par des personnes de DTN/INFO et possède une structure permettant de
mieux canaliser la recherche d’informations par les étudiants.
Participation aux discussions sur la réforme des enseignements du cycle ENSI (lors du séminaire
des 2, 3 et 4 octobre). Il est à prévoir que cette réforme ait des conséquences fortes sur les activités 2010.
Mise en route de nouveaux TP pour les enseignements « automobile ». Un nouveau banc d’essais
moteur d’une dizaine de chevaux est opérationnel depuis 2008.
Pérennisation et consolidation des actions entreprises avec l’ISMANS dans le domaine de l’optimisation et de la thermodynamique (enseignements en visioconférence). Certains points du cours
d’optimisation ont été affinés avec les conseils de M. BRUNEELS et P. JETEUR (SAMCEF et BOSS).
L’écriture d’un manuel dans ce domaine est envisagée.
Stabilisation des enseignements FIPA de première et deuxième année (transmission de puissance,
mécanique des fluides, conception mécanique). Ces enseignements vont se faire pour l’année scolaire 2008/09 pour la deuxième fois en seconde année et troisième fois en première année. Ces
enseignements sont toujours en « rodage », ils ont demandé une part de préparation importante
car il a fallu réadapter tous les supports de cours de la formation ENSI, les objectifs et les prérequis des étudiants étant différents. Toutefois, ces enseignements devraient demander moins d’investissement dans leur préparation à l’avenir.
Comme tous les ans, nous changeons les thèmes de « conception mécanique » et nous encadrons de
nouveaux projets industriels. Ces tâches reviennent tous les ans et demandent une implication forte de
l’ensemble de l’équipe.
En 1ère année ENSI, les étudiants ont eu à concevoir un robot filoguidé de nettoyage de coques
métalliques (photo ci-dessous à gauche). Certains étudiants ont pu réaliser un prototype dans le
cadre du « stage réalisation en mécanique » (photo de droite).
Robot de nettoyage de coques métalliques
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En 2ème année ENSI, le thème consistait à concevoir une machine de traitement de tubes cathodiques afin d’en isoler les poudres luminescentes hautement toxiques (images de la maquette numérique ci-après). Le cahier des charges de cette machine a été établi avec la société D3E spécialiste dans le traitement des déchets d’origine électrique et basée près de Quimper.
Maquette numérique du projet de conception de deuxième année
Recherche et encadrement de projets industriels de seconde année : 47 études en 2008. Chacun
de ces projets représente pour un binôme, une centaine d’heures encadrées et le double de travail
personnel. L’objectif est que l’élève utilise ses compétences acquises durant sa formation pour
analyser une problématique de type industriel et de proposer une ou des solutions. L’étudiant développe une démarche scientifique et justifie cette démarche et ses conclusions devant l’organisme demandeur. Les thèmes abordés sont variés : conception, modélisation, automatisation,
mesures physiques et ont comme partenaires industriels des petites et moyennes entreprises
comme des grands groupes.
Voici quelques exemples de projets réalisés cette année (3 parmi 47) :
- Robot grimpeur de poteaux Thales
L’objectif de ce projet était de concevoir un robot capable d’utiliser des éléments du mobilier urbain
(poteaux, gouttières, etc.) afin d’élever des moyens d’observation ou de communication. Les étudiants
ont eu à rechercher des solutions, à en choisir une (en accord avec l’industriel porteur du projet), à la
dimensionner et à définir sa maquette numérique.
Maquettes numériques de deux solutions de robot grimpeur
- Simulateur de chute libre
Le parc de loisirs « Breizh Park » a acquis il y a quelques années une attraction « simulateur de chute
libre » qui n’a jamais pu être utilisée car trop bruyante. Après une analyse de la machine existante, nos
étudiants ont reconçu entièrement le simulateur en proposant des solutions techniques moins
« artisanales ». Les hélices, le flux d’air, les entrées d’air ont été particulièrement étudiées afin d’atteindre les performances imposées par le client et en restant dans des intervalles de bruit admissibles.
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AVEL
Schéma du simulateur et maquette numérique de la solution proposée par les étudiants
- Réduction des coûts dans la construction de machine
Dans le cadre de l’augmentation importante des coûts de la matière première, la société Sidel
(spécialiste mondial de machines de conditionnement de produits alimentaires visqueux) nous a demandé de redimensionner le carter d’une de ses machines (carter surdimensionné) afin de réduire les épaisseurs de tôles utilisées et par conséquent réduire sa masse et son coût.
1.2. Formation continue
Notre équipe est également impliquée dans la formation continue. Nous proposons au catalogue de l’école des formations en CAO, automatisme, vibrations, hydraulique, acoustique, … et nous pouvons également répondre à certaines demandes spécifiques.
Voici le bilan des stages de formations continus réalisés en 2008 :
Initiation aux bruits, vibrations et discrétion acoustique (4 stages : DCNS Lorient, Bourges, GESMA ; BOFOST 5 formations dont 2 retardées en 2009) ;
Mesures vibratoires sur matériel PULSE (1 stage en 2008 puis 2 par an à partir de 2009 (cette formation délivre une certification pour des militaires embarqués sur sous-marins) ;
Formation sur les réseaux électriques à bord des navires à Bourges, au profit des Techniciens du
Ministère de la Défense (1 stage de 2 jours).
Depuis cet automne, nous participons aux réflexions avec le service de formations continues de l’école
afin d’une part de mieux cerner « notre vivier potentiel » et d’autre part d’adapter notre mode de démarchage pour capter plus précisément le besoin des industriels. Suite à ces réflexions, nous avons démarché le groupe Thalès afin de définir leur besoin en hydraulique et leur proposer des formations adaptées.
1.3. Autres
En dehors des enseignements académiques ENSI/FIPA et de la formation continue, nous avons participé
à d’autres activités d’enseignements :
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Intervention au CFAI-Brest pour la préparation de BTS par alternance : BTS CPI (Conception de
Produits Industriels), BTS MI (Maintenance Industrielle) et BTS ROC (Réalisation d’Ouvrages Chaudronnés). Ces interventions représentent environ une trentaine d’heures de cours par semaine,
soit l’équivalent de 1,5 personnes équivalent temps plein.
Echange de compétences avec les universités du Cameroun et participation à la conférence « EGA
YAOUNDE » en septembre 2008. Précisons un peu le contexte de cet échange. L’Afrique subtropicale, en particulier le Cameroun, connaît un développement très rapide en ce moment : début de
développement industriel, explosion de la population des Ecoles et des Universités, qu’elles soient
publiques ou privées. Des premiers échanges ont eu lieu avec l’ISMANS et l’université de
YAOUNDE afin de partager des compétences dans les domaines du calcul de structure, de l’optimisation en calcul de structures et en thermodynamique en nous appuyant sur l’expérience vécue.
Un enseignant a été ainsi initié au calcul de structures et à la modélisation et a coordonné l’installation de PC (donnés par l’ISMANS) et l’implantation du code de calcul SAMCEF. Une première mission en avril 2008, a permis d’initier une trentaine de doctorants et d’enseignants de YAOUNDE 1
et de l’Ecole Polytechnique au calcul de structures. Dans cette mission, nous avons participé au
bon déroulement du concours EGA sur DOUALA (sujets, surveillance, correction, oraux). Pendant
les mois de juin et juillet, l’impact de cette formation a été évalué par les autorités universitaires
camerounaises et il a été décidé de poursuivre et d’étendre cette expérience dans d’autres domaines : la conception moléculaire assistée avec la contribution du Canada, de l’Angleterre, de la
France et de l’Afrique du Sud, l’ingénierie de la technique d’évaporation sous vide, l’ingénierie de
l’adduction d’eau. Les rencontres EGA2008 à YAOUNDE au mois de septembre (workshop en calcul et modélisation, puis conférences) ont vu le positionnement de l’Ecole Polytechnique de
YAOUNDE en tant que du chef de projet d’une zone franche de développement (formation, ingénierie, recherche, développement industriel), dans les domaines cités précédemment. L’objectif est
maintenant fixé à la rentrée septembre 2009 pour le début de la formation des formateurs et pour
la formation des élèves de dernière année de l’Ecole Polytechnique. Lors de la conférence « EGA
YAOUNDE » en septembre 2008, nous avons présenté trois exposés :
- Exposé 1 : Conception d'un programme de formation de formateurs. Application l'adduction d'eau
- Exposé 2 : Etude comparée des techniques de déshydratation
- Exposé 3 : Formulation explicite locale dans un problème d'optimisation en mécanique des
structures.
Participation au colloque « Questions de pédagogies dans l’enseignement supérieur » organisé par
les écoles brestoises en juin 2008 (1 communication).
2/ Activités de développement
Nous présentons dans cette partie les activités que nous avons menées en 2008 sans étudiant. Ces activités, généralement techniquement pointues, sont soit des contrats réalisés pour des industriels soit la
mise au point de nouveaux matériels (et éventuellement acquisition des compétences associées) dans le
but de les intégrer dans les enseignements dans les années futures.
Afin d’assurer une certaine lisibilité de nos activités de « développement », nous les avons regroupées
suivant 5 axes :
- Développement des processus dans le cadre du développement durable,
- Maîtrise des solutions de transmission de puissance,
- Maîtrise des techniques de mesures industrielles,
- Maîtrise de la conception de machines spéciales et de systèmes embarqués,
- Maîtrise des systèmes électromécaniques.
Nous allons maintenant présenter les activités relatives à chacun de ces axes.
2.1. Développement des processus dans le cadre du développement durable
- Projet NACRE
Dans le cadre du pôle de compétitivité Mer, nous avons participé à la rédaction du dossier de labellisation du projet NACRE (vers des NAvires Conduits dans le Respect de l'Environnement) avec DCNS, VEOLIA, BERTIN, DREYFUS. Le projet a été labellisé et a eu son accord de financement au mois de décembre. La répartition des tâches est en cours et le projet débutera officiellement le 1er février 2009 pour
une durée de 3 ans.
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- Activités d’adsorption
Ces activités n’ont pas été prioritaires cette année. Il y a toutefois eu beaucoup de contacts à haut niveau avec des opérateurs français et étrangers. Un réacteur nouvelle génération est en cours de fabrication, mais nous avons peu de ressources disponibles sur ce projet. Le développement du prototype se
poursuit chez GTT.
- Biothermie
Ce projet a pour but d’utiliser les graisses animales ou végétales comme matière première comme carburant pour des chaudières. Ce projet est piloté par la société GAZOLEO avec le soutien de l’UBS
(laboratoire de Pontivy) et de l’ENSIETA.
Ce projet labellisé pôle de compétitivité VALORIAL a donné lieu à la conception et au développement
d’un prototype qui est actuellement en phase de validation à l'andouillerie "L'atelier de l'Argouat" à Plélan-le-Grand (Ille et Vilaine). L’objectif de cette machine est la génération d’une émulsion dans une
graisse animale ou végétale afin d’en améliorer la combustion. Deux surfactants à doses très faibles et
de l’eau sont incorporés à la graisse, l’émulsion qui en résulte rend la combustion propre et très intéressante d’un point de vue énergétique. Un déchet devient ainsi matière première.
2.2. Maîtrise des solutions de transmission de puissance
- Etudes expérimentales du comportement de sous-ensembles de véhicules
Notre équipe participe depuis plusieurs années à l’encadrement de travaux pratiques pour l’option
« architecture véhicule » de troisième année. De plus, certaines personnes sont spécialistes des moteurs
thermiques et ont acquis une forte expérience au travers des courses Shell Eco-Marathon. Aussi, nous
mettons progressivement en place des nouveaux travaux pratiques orientés « véhicule » afin d’augmenter le nombre de manipulations concrètes faites par nos étudiants durant leur année de spécialisation.
Après avoir mis en place des bancs moteurs de « 1 cheval » il y a quelques années, un banc plus puissant (10 chevaux) est opérationnel depuis cette année. Un des objectifs de ce banc est d’établir et de
valider la cartographie d’un moteur thermique.
Banc d’essais moteur
Banc d’essais de freinage
D’autres travaux pratiques devraient être mis en route prochainement. Un banc d’étude d’injection de
moteur thermique a été réceptionné cet automne et des marchés ont été passés pour deux autres systèmes : un banc d’étude des systèmes de freinage (arrivée en décembre) et un banc à rouleaux permettant l’étude dynamique de véhicules à 2 roues (arrivée en novembre). Ces matériels seront réceptionnés
début 2009 et seront mis progressivement en route. Une fois opérationnel, ce laboratoire dit
« automobile » permettra d’asseoir une notoriété propre à l’ENSIETA dans le domaine automobile.
- Partenariat avec le SATIE sur la modélisation des systèmes électromécaniques
Nous travaillons avec l’équipe SETE (Systèmes d’Energie pour les Transports et l’Environnement) du laboratoire SATIE de l’ENS Cachan afin de définir des modèles paramétriques de systèmes de transmission
de puissance (notre équipe pour la partie mécanique et l’équipe SETE pour la partie électrique) et de les
optimiser par la suite. Sur ce projet, nous avons encadré une stagiaire espagnol en PFE qui a défini des
modèles analytiques de réducteurs à engrenages. Nous sommes actuellement en train de caler ces modèles sur des réducteurs du commerce.
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2.3. Maîtrise des techniques de mesures industrielles
- Maintenance prédictive PENN AR BED
Depuis plusieurs années, nous réalisons des analyses vibratoires sur des éléments de transmissions sur
les bateaux de la société Penn Ar Bed assurant les liaisons entre le continent et les îles. L’expérience acquise depuis plusieurs années (maîtrise de la mesure et connaissance des spectres des transmissions des
différents bateaux) permet de réaliser des opérations de maintenance prédictive qui sont très importantes pour cette compagnie dont la pleine saison se concentre sur quelques mois.
En 2008, nous avons réalisé l’analyse vibratoire des lignes d’arbre de l’André Colin, de l’Enez Sun 3 et du
Molenez. Ces mesures, qui ont eu lieu en juin et juillet 2008, ont été contractualisées et ont fait l’objet
d’un rapport.
- Mesure de vibration sur des lampes marines
Nous avons également réalisé en 2008 une campagne d’essai sur des
feux de mât pour la société DCNS dans le cadre de la recette de ces matériels. Le but était de valider la tenue de ces lampes soumises à un
spectre de vibrations imposé. Cette campagne a été contractualisée.
- Instrumentation d’un bateau de course DELTA DORE
Notre équipe maîtrise également la mesure des déformations par jauges d’extensométrie. Notre équipe a
réalisé un système de mesures et d’acquisition des efforts de gréements sur le voilier Delta Dore. Le système proposé est d’une utilisation et d’une mise en œuvre simple car toutes les données des capteurs
sont transmises au système d’acquisition par une technologie sans fil.
Des essais ont été réalisés par deux élèves de l’école pendant leur stage d’été.
Collage d’un pont de
jauge sur le galhauban
Réalisation d’un capteur
pour mesure sur bastaque
Mesure des pressions des
Regroupement de toutes les mesures sur
2.4. Maîtrise de la conception de machines spéciales et de systèmes embarqués
- Conception d’un système permettant de contrôler les coques de sous-marins
Nous avons été sollicités en 2008 par le service Ingénierie de la Direction Sous-Marins de DCNS Services
Brest afin de devenir un partenaire scientifique et technique dans un appel d’offres pour l’acquisition
d’un système de contrôle automatique des coques de sous-marins. Notre collaboration a été concentrée
sur deux points forts : la définition du cahier des charges avant le lancement de l’appel d’offres
(expertise technique du cahier des charges) et l’analyse des propositions à l’issue de l’appel d’offres.
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Nous avons assisté, avec les personnes de DCNS, aux présentations des solutions par les entreprises
ayant été sélectionnées et nous avons ensuite formulé un avis technique (et un classement) après analyse des dossiers. Toute cette prestation a été contractualisée.
- Développement d’un démonstrateur de franchissement chenillé
Suite aux différentes participations aux concours de mini-robots organisés par l’ETAS (cf. ci-après
« Concours de robotique terrestre ETAS »), nous avons décidé de faire évoluer la plate-forme chenillée
actuelle afin de démontrer son potentiel de franchissement (en particulier concernant les escaliers, obstacle parmi les plus difficiles à franchir). Un stagiaire espagnol travaille actuellement sur le sujet dans le
cadre de son PFE d’ingénieur technique (bac+3) : un actionneur additionnel d’aide au franchissement a
pour l’instant été conçu. Après finalisation du dimensionnement, la phase de fabrication va pouvoir débuter.
2.5. Maîtrise des systèmes électromécaniques
Sur cet axe de développement, nous n’avons pas actuellement de relations industrielles et de volonté de
contractualisation. Cet axe a été créé au moment de la mise en place de la formation par alternance
dont le cœur est l’étude des systèmes électromécaniques. Nous nous sommes retrouvés, enseignants de
mécanique, d’électronique, d’électrotechnique et d’automatique à devoir enseigner un certain nombre de
notions à nos apprentis et il nous était impératif d’avoir une approche et un discours cohérents sur l’analyse de ces systèmes. Nous avons alors décidé de mettre en place des passerelles entre nos équipes afin
de croiser nos compétences. A titre d’exemple, des personnes de notre équipe interviennent dans les
enseignements d’automatique pour la formation de première année ENSI. De même, un collègue électrotechnicien nous a assuré une formation sur les machines électriques.
Voici ci-après certaines actions que nous avons menées.
- Mise en place d’un cours « systèmes électromécaniques »
Avec les électroniciens de l’école, nous participons à la mise en place de l’enseignement « systèmes électromécaniques » de première année ENSI dont les points principaux abordés sont les capteurs, les moteurs électriques et leur commande. Nous participons en particulier à l’encadrement de travaux pratiques.
- Concertation sur les projets de conception mécanique et électronique
Nous envisageons, à terme, de concevoir avec nos apprentis un système électromécanique durant leur
seconde année en menant en parallèle l’étude la partie opérative et l’étude de la partie commande. Cet
objectif ambitieux est difficile à tenir car nous manquons actuellement de temps. Toutefois, nous avons
décidé d’initialiser cette approche dans nos enseignements de première année ENSI avec un découpage
sur deux ans. A l’année « n », les étudiants de première année conçoivent la partie opérative d’un robot
et en réalisent un prototype comme c’est le cas actuellement (cf. photos ci-après). A l’année « n+1 »,
les nouveaux étudiants de première année conçoivent la partie commande de ces robots prototypés. De
plus, ces mêmes étudiants concevront la partie opérative d’un autre robot (dont la partie commande sera conçue l’année suivante, etc).
Robot nettoyeur de coques métalliques (2008)
Robot d’inspection de canalisation (2007)
- Développement d’une maquette de palettiseur
Un palettiseur a été conçu et réalisé par l’école afin d’enrichir d’une part le parc actuel de supports didactisés pour les enseignements d’automatisme et d’autre part d’approfondir nos compétences techniques dans la mise au point de la commande. Ce palettiseur est aujourd’hui en ordre de marche mais doit
encore faire l’objet d’une finalisation de l’installation électrique avant de le faire utiliser par des étudiants
en travaux pratiques. Quatre étudiants en BTS Génie électrique du Lycée Vauban de Brest travaillent
actuellement sur la réalisation des schémas et du câblage électriques de l’installation. L’implantation d’un
outil de supervision ainsi que d’une IHM arriveront par la suite.
100
3/ Activités de soutien
En dehors des activités d’enseignements et de développement présentées précédemment, nous assurons
un soutien technique dans différents domaines : soutien aux clubs étudiants (Shell Eco Marathon, robot
Etas, Sous-marin Sauc’e, etc.) ainsi qu’un soutien de conception et réalisation de prototypes pour les
autres laboratoires.
- Shell Eco Marathon
Depuis de nombreuses années, les étudiants de l’école présentent une ou deux voitures aux courses du
Shell Eco Marathon. Toutefois, la cohérence de la gestion de l’équipe, de l’évolution des voitures et du
maintien du niveau technique nécessaire sont assurés par des personnes de notre équipe. C’est ce qui
garantit une évolution des performances d’année en année. Chaque année, les étudiants de première
année qui intègrent ce club sont formés afin d’acquérir rapidement un niveau technique suffisant pour
participer au développement des voitures. Aussi, au travers de ce club, les étudiants suivent une formation axée « automobile » en dehors des enseignements fixés par la formation.
Voici ci-après le bilan de cette année 2008 où l’équipe a présenté deux véhicules :
Le prototype bat tous ses records sur le circuit de Rockingham les 3-4 juillet 2008 en réalisant 1040 km
avec 1L de GPL. Durant l’année 2008 une nouvelle coque a été réalisée à l’école à partir des moules
loués au près de l’équipe « lutèce ». Une étude pour la réalisation d’un nouveau châssis ainsi qu’une
nouvelle motorisation a été réalisée en projet industriel de deuxième année.
Le véhicule Urban Concept a pu participer cette année au Shell Eco Marathon qui s’est déroulé les 23 et
24 mai 2008 sur le circuit de Nogaro.
Le véhicule finit 2ème en GPL et 22ème sur 40 participants. Il obtient également le prix du Shell Eco Design Award.
En 2008, une étude a été réalisée pour la réalisation d’un nouveau groupe moteur propulseur qui devra
être plus compact, moins puissant et avec un moteur à haut rendement dont le pilotage devra être optimisé. La réalisation d’une maquette CAO de l’ensemble du véhicule a été lancée.
- Concours de robotique terrestre ETAS
Depuis quatre ans, l’ENSIETA participe au concours de mini-robots tout-terrain organisé par l’ETAS. Le
concours est constitué d’une épreuve de franchissement d’obstacles (marches, escaliers, demi-cylindres,
etc.) et d’une épreuve de reconnaissance.
Après le développement de la première architecture de robot à 6 roues, nous avons conçu et réalisé en
2007 une plateforme à chenilles munie d’un bras avant d’aide au franchissement d’obstacles. Les épreuves 2007 et 2008 ont permis de démontrer en partie un fort potentiel de franchissement, mais aussi des
faiblesses sur terrain meuble (sable, cailloux).
101
Suite au concours 2008, il a donc été décidé de conserver l’architecture à roues, plus polyvalente, pour
ce genre de concours (mêlant franchissement et reconnaissance) et de faire évoluer la plateforme chenillée afin d’en faire un démonstrateur de franchissement.
Plateforme à 6 roues (à gauche) et robot chenillé avec bras (à droite)
- Fabrication de prototypes
Notre équipe a également un rôle de soutien très important dans la réalisation de prototypes. Nous disposons d’un atelier de production équipé de machines-outils conventionnelles et à commande numérique, de plieuses, de postes de soudure, … ce qui nous offre une très variété de possibilités dans la réalisation de pièces.
Ces moyens nous assurent tout d’abord une autonomie importante dans le fonctionnement et la maintenance de l’ensemble des travaux pratiques de nos formations. Nous pouvons aussi faire évoluer certains
systèmes afin de les adapter à nos besoins.
D’autre part, ces capacités garantissent à l’école de pouvoir participer aux concours de robotique car
nous avons la possibilité de réaliser les parties opératives sur place avec une très grande réactivité et
donc une bonne maîtrise des délais. Les voitures Shell Eco Marathon, le robot ETAS, la fusée Spaceieta,
ont été entièrement réalisés à l’école.
De plus, avec la montée en puissance du laboratoire LBMS, nous sommes de plus en plus sollicités pour
la réalisation de moyens d’essais. Les enseignants-chercheurs de ce laboratoire travaillent conjointement
avec des personnes de notre équipe de conception afin de définir une solution compatible avec nos
moyens de production. Toutefois, nous n’avons pas la capacité de répondre à l’ensemble des demandes
de ce laboratoire. Aussi, nous avons établi que les « grosses pièces non techniques » seront fabriquées
en sous-traitance et les « petits montages techniques » en interne. Cette répartition nous permet d’être
beaucoup plus réactif et rend possible des modifications d’un montage lors d’une campagne d’essais.
Voici quelques exemples de systèmes réalisés en 2008 : un montage d'essai fatigue de structure navale,
un montage d'essai pour outils dentaires, des éprouvettes pour essais d’échauffement, un montage de
collage et support éprouvette, un système flexion 3 points, etc.
Voici ci-après les photos d’un montage d’essai permettant d’analyser de façon fiable le comportement
d’une colle dans un assemblage pour des sollicitations de cisaillement. Ce montage a été adapté pour
son utilisation dans un caisson permettant d’atteindre une pression de 100 MPa (disponible à IFREMER)
afin d’analyser l’influence de la pression hydrostatique sur le comportement d’une colle dans un assemblage.
102
Enfin, au cours des deux dernières années, nous avons augmenté le nombre de relations avec des établissements voisins afin de mutualiser nos moyens de fabrication et de contrôle. Aujourd’hui, nos étudiants vont en stage de fabrication dans trois établissements brestois : l’IUT, le lycée La Croix Rouge et
le lycée Vauban. De plus, pour le contrôle géométrique de pièces, nous avons décidé de ne plus garder
notre autonomie qui est trop coûteuse et de travailler en collaboration avec le CRT de Morlaix. Aussi, le
CRT réalise nos contrôles dimensionnels et nous réalisons pour eux certaines études de conception. Par
exemple, nous avons accueilli une stagiaire ce printemps qui a finalisé un système de contrôle de marbre, établi les plans de fabrication et qui s’est chargée d’acheter l’ensemble des composants utiles. Ce
système est en phase de finalisation et sera bientôt livré.
4/ Conclusion
L’année 2008 a été riche en évènements et activités : intégration des nouveaux personnels dans les enseignements ENSI et FIPA, mise en place des enseignements de la formation par alternance, réflexions
sur les réformes ENSI, encadrement de 47 projets industriels de seconde année, etc. A ceci s’ajoute la
réalisation de prestations contractualisées dans divers domaines : mesures physiques, expertise mécanique, etc.
Une nouvelle organisation et répartition des taches au sein de l’équipe ont été réglementées, à titre
d’exemple, nous avons regroupé l’ensemble de nos activités de développement sous 5 axes afin d’améliorer la lisibilité de nos activités. Toutefois, notre nouvelle organisation a présenté un certain nombre de
lacunes et de dysfonctionnement malgré la bonne volonté et le dynamisme des personnes de l’équipe.
Aussi des ajustements auront lieu en 2009 afin d’améliorer notre efficacité et notre esprit d’équipe.
Pour finir, nous soulignons l’importance d’être autonome dans la réalisation de nos prototypes via notre
équipe de conception et notre atelier de production. Ceci nous apporte d’une part une grande crédibilité
vis à vis des solutions techniques que nous pouvons proposer et d’autre part, une grande réactivité pour
les activités de recherche et développement de l’école ainsi que dans la préparation des robots ou véhicules disputant les différentes courses auxquelles l’école est inscrite.
E. PUBLICATIONS
1/ Conférences internationales avec actes et comité de lecture
[Monperrus et al., 2008d] Monperrus, M., Jezequel, J.-M., Champeau, J., et Hoeltzener, B. (2008d). A
model-driven measurement approach. In Proceedings of the ACM/IEEE 11th International Conference on
Model Driven Engineering Languages and Systems (MODELS'2008), Toulouse, oct. 2008.
[MJMCHJ08] M. Monperrus, F. Jaozafy, G. Marchalot, J. Champeau, B. Hoeltzener, JM. Jézéquel, Modeldriven Simulation of a Maritime Surveillance System, Proceedings of the Fourth European Conference on
Model Driven Architecture, Foundations and Applications (ECMDA'2008).
[DPSBD08] X.Dumas, C.Pagetti, L.Sagaspe, P.Bieber, Ph.Dhaussy, Vers la génération de modèles de sûreté de fonctionnement, Conférences LMO’08 et CAL’08, Montréal, 3 au 7 mars 2008. Revue RNTI L-2.
103
[DADBL08a] Ph.Dhaussy, J.Auvray, S.De Belloy, F.Boniol, E. Landel, Un langage de contexte de
preuve pour la validation formelle de modèles logiciels, Conférences LMO’08 et CAL’08, Montréal, 3 au 7
mars 2008. Revue RNTI L-2.
2/ Communications internationales
[DADBL08b] Ph.Dhaussy, J.Auvray, S.De Belloy, F.Boniol, E. Landel, Using context descriptions and
property definition patterns for software formal verification, Workshop Modevva’08, 9 april 2008 (hosted
by ICST 2008), Lillehammer, Norway.
[Monperrus et al., 2008c] Monperrus, M., J_ezequel, J.-M., Champeau, J., et Hoeltzener, B. (2008c).
Model-driven engineering metrics for real time systems. In Proceedings of the 4th European Congress on
Embedded Real Time Software (ERTS'2008), January 2008.
[Kou08] Ali Koudri, Didier Vojtsiek, Philippe Soulard, Christophe Moy, Joël Champeau, Jorgiano Vidal,
Jean-Christophe Le Lann, Using MARTE in the MOPCOM SoC/SoPC Methodology, workshop MARTE, Munich, mars 2008.
[ACDPR08] T. Abdoul, J. Champeau, Ph. Dhaussy , PY. Pillain, JC. Roger, AADL model transformation
for formal verification, 3rd IEEE International UML&AADL workshop (hosted by ICECCS 2008), 2 April
2008, Belfast, Northern Ireland.
3/ Chapitres d’ouvrage scientifique
[MJCH08] M. Monperrus, JM. Jézéquel, J. Champeau and B. Hoeltzener, Measuring Models, In Jörg Rech
and Christian Bunse, editors, Model-Driven Software Development, Integrating Quality Assurance, IDEA,
to appear 2008.
4/ Conférences nationales
B. Amar, Ph. Dhaussy, H. Leblanc, B. Coulette, Description d'un modèle de traçabilité pour la mise en
œuvre d'une technique de validation formelle de modèles, Journées NEPTUNE'2008, Paris, 8-9 avril
2008, Revue Génie logiciel, juin 08, N° 85.
A. Monégier du Sorbier, S. de Belloy, F. Turpin, Ph. Dhaussy, Expérimentation de composants de preuve
pour le développement de composants logiciels embarqués, Journées NEPTUNE'2008, Paris, 8-9 avril
2008, Revue Génie logiciel, juin 08, N° 85.
Ph. Dhaussy, Modélisation et analyse d’un protocole de communication acoustique, Journée CPER, Seatech Week’08, Brest, 13 octobre 2008.
VI. LE LABORATOIRE SHI
Le laboratoire des Sciences Humaines pour l’Ingénieur rassemble les enseignants et enseignantschercheurs des trois domaines d’enseignement suivants : Langues et Culture, Management, Activités
Physiques et Sportives.
Les activités de recherche de l’année 2008 s’inscrivent dans l’équipe « Formation et professionnalisation
des ingénieurs ». Elles recouvrent la recherche académique, menée par deux enseignants-chercheurs et
un doctorant et la recherche-expertise dans le domaine de la didactique et des pratiques pédagogiques
menées plus particulièrement par quatre enseignants.
L’équipe constituée comprend un responsable du labo SHI : Denis Lemaître, professeur agrégé de lettres
modernes et docteur en sciences de l’éducation (contact : [email protected]) et l’effectif suivant : 12 personnes, dont 2 enseignants-chercheurs, 7 enseignants, 1 responsable de matière, 1 doctorant, 1 secrétaire.
104
PERSONNELS AU 31/12/2008
ETUDIANTS 2008
Enseignants Chercheurs dont
HDR
Chercheurs associés
2
Doctorants présents au 31/12
1
0
Doctorants externes au 31/12
0
IEPA
1
Enseignants
7
Stagiaires (>1 mois)
0
PRODUCTION SCIENTIFIQUE année 2008
Publication dans les revues spécialisées avec comité de lecture
1
Communications
5
HDR soutenues
0
Colloques / Séminaires
2
CONTRATS NOTIFIES EN 2008
Origine
Recettes 2008
Nombre
Montant (k€)
Montant (k€)
Industriel
/
/
/
Organisme public
1
29
32
Subventions
/
/
/
1/ Positionnement scientifique
Le laboratoire est rattaché par convention au Centre de recherche sur la formation du CNAM Paris (EA
1410).
Le comité scientifique du laboratoire s’est réuni le 19 mai 2008 pour un premier bilan des actions menées pour évaluer les orientations scientifiques choisies. Le comité scientifique a rassemblé : Jean-Marie
BARBIER (professeur des universités au CNAM Paris, directeur du Centre de recherche sur la formation),
président, Corinne Roumes (responsable du domaine des facteurs humains à la Mission pour la recherche et l’innovation scientifique, DGA), Michel Fabre (professeur des universités à l’université de Nantes,
directeur de Centre de recherche en éducation de Nantes), Charles Gadea (professeur des universités,
professeur à l’Université de Versailles Saint Quentin).
La thématique générale du laboratoire a été confortée, autour des questions de formation et professionnalisation des ingénieurs (intitulé de l’équipe de recherche). Cette thématique est abordée en particulier
dans l’articulation entre les deux processus, autour de la question des savoirs pris au sens large :
connaissances, capacités, compétences et de leurs liens avec la construction des identités professionnelles, des activités d’ingénierie, et de leurs enjeux sociaux, éthiques et culturels. Cette thématique permet
au laboratoire de travailler à la fois sur le terrain des écoles (projet de formation, construction du curriculum, dispositifs pédagogiques, etc.) et sur celui des entreprises (construction des identités professionnelles, activités d’ingénierie, problèmes sociotechniques), en envisageant la formation comme un processus continu depuis l’école d’ingénieurs jusqu’à l’entreprise.
Les membres du comité scientifique ont pointé les difficultés auxquelles doit répondre le laboratoire en
terme de recherche : la taille de l’équipe (qui doit se renforcer), l’affichage conjoint d’un thème d’étude
(la formation des ingénieurs) et d’un positionnement scientifique avec un rattachement à des réseaux,
notamment pour répondre avec d’autres équipes aux appels d’offre.
105
2/ Séminaires de recherche
Le laboratoire a organisé deux séminaires de recherche, ouverts sur invitation :
- le 21/03/08 : « utilisation des modèles de développement personnel en formation, le cas de l’ennéagramme » ;
- le 06/06/08 : « le rapport à la technique dans les formations d’ingénieurs », autour de deux personnalités invitées, Jean-Hugues Barthélémy et Michel Fabre.
3/ Participation aux congrès
Deux membres du laboratoire ont participé aux travaux de recherche de deux séminaires du Centre de
recherche en éducation de Nantes : « Problématisation » et « Education en postmodernité ».
4/ Réseaux de recherche
Plusieurs enseignants du laboratoire se sont montrés particulièrement actifs dans les réseaux professionnels, les associations d’enseignants des grandes écoles et les organismes d’études.
Deux professeurs de langues sont membres du bureau de l’Uplegess (Union des professeurs de langues
des grandes écoles scientifiques) et à ce titre ont participé aux activités scientifiques de l’association,
notamment d’expertise.
Les deux enseignants-chercheurs sont membres du conseil d’administration et du bureau du Réseau Ingenium – recherches en SHS dans les écoles d’ingénieurs, Maison de la recherche sur les pratiques professionnelles, CNAM Paris.
Outre la participation à l’organisation du Séminaire Ingenium (14 novembre 2008 au CNAM Paris), ils ont
contribué aux actions de valorisation du réseau.
5/ Manifestations scientifiques
L’ENSIETA a co-organisé à Brest (avec Télécom Bretagne, l’Université de Bretagne Occidentale et l’Ecole
navale) la cinquième édition du colloque Questions de pédagogies dans l’enseignement supérieur, du
17 au 20 juin 2008. Ce colloque international francophone a accueilli 250 participants dont un quart venus d’autres pays (Belgique, Québec, Suisse, etc.). Le laboratoire des Sciences Humaines pour l’ingénieur s’est particulièrement investi dans l’organisation scientifique de la manifestation.
6/ Etudes
En 2008 les membres de l’équipe de recherche « Formation et professionnalisation des ingénieurs ont
travaillé sur quatre études correspondant à des programmes pluriannuels :
- « les ingénieurs militaires de la Délégation générale pour l’armement : trajectoires subjectives et identités professionnelles » (thèse d’Emmanuel Cardona Gil, sur bourse DGA) ;
- « les politiques éducatives des grandes écoles » (programme de recherche autofinancé et mené en
collaboration avec le CREC – Saint-Cyr et le CREER – ESC Toulouse) ;
- « la prise en compte des facteurs socioculturels dans la conception des systèmes d’armes » (étude menée au profit de la Mission pour la recherche et l’innovation scientifique de la DGA)
- « la formation scientifique des ingénieurs : enjeux épistémologiques, culturels et de professionnalisation » (étude autofinancée).
7/ Publications
A. COMMUNICATIONS AVEC ACTES
BOT L. (2008). « Vulgariser sans philosopher ? Enjeux de formation pour les milieux scientifiques ». Actes du colloque Les rencontres Jules Verne, éducation scientifique et questions à la science, Le partage
du savoir : réalités et utopies. Nantes, Ecole Centrale de Nantes, Université de Nantes et CNAM de Nan106
tes, janvier 2008.
LEMAITRE D. (2008). « Modéliser la problématisation : le cas d’une expertise judiciaire », 3ème colloque
Problema, Rhodes, Université de la mer Egée, 12-14 juin 2008.
LEMAITRE D. (2008). « Une réforme curriculaire en école d’ingénieurs : des savoirs aux modèles professionnels », colloque Ce que l’école fait aux individus, CREN et CENS, Université de Nantes, 16-17 juin
2008.
BOT L. (2008). « A quoi la philosophie peut-elle servir dans une formation professionnalisante ? ». Actes
du colloque Questions de pédagogies dans l’enseignement supérieur, Enseigner, étudier dans le supérieur : pratiques pédagogiques et finalités éducatives. Brest, Telecom Bretagne, ENSIETA, Ecole navale,
Université de Bretagne occidentale, juin 2008.
LEMAITRE D. (2008). « Pédagogies du problème et formation des cadres à l’incertitude », colloque
Connaître et agir en situation d’incertitude, Université d’Evry et CNAM Paris, 8-9 décembre 2008.
B. CONFERENCES INVITEES
LEMAITRE D. « Entre ouverture et fermeture : les recompositions curriculaires dans les écoles d’ingénieurs ». Séminaire Educ-élites : Les transformations des modes de production scolaire des élites, organisée par l’Observatoire Sociologique du Changement (OSC-CNRS, Sciences-Po Paris et le Centre de Recherche en Education de Nantes – CREN – Université de Nantes), « Les formations d’ingénieurs : évolutions curriculaires et pédagogiques ». Nantes, Maison des sciences de l’homme, 29 janvier 2008.
BOT L. « Eclatement disciplinaire et paradigmes éducatifs : Les Grandes Ecoles face au "paradoxe positiviste" ». 2ème journée du GEM de l'UPLEGESS, sur le thème Approches transversales et synergies interdisciplinaires. Ecole de Management de Lyon, 14 mars 2008.
BOT L. « Pourquoi et comment de la philosophie des sciences en formation d'ingénieurs? » Séminaires
de l'IRENAV. Ecole navale, 10 avril 2008.
BOT L. « Eclatement disciplinaire et refondation transdisciplinaire de la formation des cadres ». Séminaire EHESS-CIRET Pratiques transdisciplinaires, organisé au sein du cycle Histoire et prospective du paradigme de la complexité de l'EHESS dirigé par Alfredo Pena-Vega (directeur de recherche CNRSEHESS). Paris, 17 décembre 2008.
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