Thèse Instabilités Fluide-Élastiques de Surfaces de Kirigami H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut Polytechnique de Paris École polytechnique École doctorale : Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris Laboratoire de recherche : LADHYX - Laboratoire d'hydrodynamique Direction de la thèse : Sophie RAMANANARIVO ORCID 0000000310494131 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-10-01T23:59:59 Bien que les composants flexibles offrent des alternatives légères et polyvalentes aux structures rigides en environnement fluide [1,2], le contrôle de leurs déformations complexes reste un défi majeur. Récemment, l'utilisation de motifs de découpe de type kirigami a permis de concevoir des structures poroélastiques modulables ; toutefois, ces travaux se sont jusqu'à présent limités aux déformations statiques [3,4]. Ce projet de thèse vise à passer du régime statique au régime dynamique en étudiant les instabilités fluide-élastiques de feuilles de kirigami hautement déformables. Plus précisément, les objectifs sont de : (1) étudier la dynamique fondamentale de ces structures poroélastiques dans les écoulements fluides, et (2) explorer des stratégies de contrôle actif pour supprimer ou, à l'inverse, générer délibérément ces instabilités. À terme, ces travaux guideront la conception de systèmes sous-actionnés avancés dotés de fonctionnalités dynamiques accrues. In engineering, flexible components are increasingly favored over rigid ones for devices operating in fluid flow, as their ability to deform enhances resilience and adaptability to changing conditions. These shape-shifting properties can also improve aerodynamic performance and serve functional roles, such as acting as valves, without external actuation. However, soft components are harder to control than rigid ones, requiring a better understanding of how they passively deform under fluid forces and strategies to program their behavior. A promising approach involves using kirigami, inspired by the Japanese art of paper cutting, to program deformation in response to flow [3,4].

While our primary focus has been on static and quasi-static behaviors, understanding the dynamic fluid-elastic response is also crucial. Slender structures in transverse or axial flow are prone to self-induced oscillations and buckling [5]. These fluid-elastic instabilities can enable dynamic functionalities, such as harvesting energy from marine currents through oscillatory motion. Conversely, some structures must resist instability to maintain structural integrity, highlighting the need to evaluate the stability of deformed configurations for reliable design.