English version

Boite à outils FreeFem++

pour l'optimisation de formes (géométrique et topologique)

CMAP, Ecole Polytechnique, Janvier 2008

Ce site web propose un certain nombre de programmes FreeFem++ pour optimiser l'épaisseur, la géométrie ou la topologie de structures élastiques. Tous les exemples proposés sont en dimension deux d'espace (une version 3-d est en cours de développement). Ces programmes ont été écrits par G. Allaire, B. Boutin, C. Dousset, O. Pantz.

Avertissement : Malgré tout le soin apporté à leur écriture, ces programmes FreeFem++ sont donnés sans aucune garantie. Leurs auteurs déclinent toute responsabilité liée à l'utilisation de ces programmes.

Qu'est-ce que l'optimisation de formes ? Dans le cas d'application en mécanique des solides, on parle aussi de conception optimale de structures. Il s'agit de l'ensemble des outils mathématiques qui permettent d'optimiser ``automatiquement'' des structures mécaniques. Par ``automatique'' on entend des méthodes et des algorithmes implémentables sur un ordinateur qui permettent de tester et d'améliorer de nombreuses configurations successives sans intervention de l'ingénieur ou du concepteur. Pour plus de détails nous renvoyons au livre "Conception optimale de structures" ci-dessous.

Qu'est-ce que FreeFem++ ? FreeFem++ est un logiciel de résolution d'équations aux dérivées partielles par la méthode des éléments finis. Il s'agit d'un logiciel libre, écrit en C++, développé par F. Hecht, O. Pironneau, A. Le Hyaric, K. Ohtsuka, et disponible sur plusieurs plateformes Unix, Windows et MacOS. Il est téléchargeable gratuitement à cette adresse.

Liens utiles

  • Pour télécharger le logiciel FreeFem++ (ainsi que sa documentation et des exemples d'utilisation).
  • Site web de l'équipe d'optimisation de formes à l'Ecole Polytechnique.
  • Site web du cours "Conception optimale de structures" (MAP 562) à l'Ecole Polytechnique.
  • Livre "Conception optimale de structures" publié chez Springer dans la collection "Mathématiques et Applications", volume 58, 2007, 280 p., 91 illus., Broché, ISBN-10: 3-540-36710-1, ISBN-13: 978-3-540-36710-9.
  • Un article explicatif sur l'utilisation de FreeFem++ pour l'optimisation de formes par G. Allaire et O. Pantz, Structural Optimization with FreeFem++, Structural and Multidisciplinary Optimization, 32, pp.173-181 (2006).
  • La page web de Frédéric Renou, ingénieur en structures, qui utilise aussi FreeFem++.
  • Liste des programmes informatiques FreeFem++

  • Optimisation paramétrique de forme
    épaisseur optimale d'une plaque non-existence d'une forme optimale
  • Minimisation de la compliance d'une plaque élastique en fonction de son épaisseur  plaque.edp
  • Minimisation d'un critère de moindre carré pour une plaque élastique en fonction de son épaisseur (contre-exemple d'existence de solution)  contrex.edp
  • Minimisation de la compliance d'une plaque élastique en fonction de son épaisseur (avec régularisation)  plaque.reg.edp
  • Minimisation d'un critère de moindre carré pour une plaque élastique en fonction de son épaisseur (avec régularisation)  contrex.reg.edp
  • Optimisation géométrique de forme
    forme initiale d'une console forme optimale d'une console
  • Minimisation de la compliance pour une console élastique  cantilever.edp
  • Optimisation topologique de forme
    forme optimale d'une console forme optimale d'un pont
  • Maximisation de la rigidité à la torsion pour une section de barre élastique  torsion.edp
  • Maximisation de l'efficacité d'un radiateur (exemple de pénalisation des composites en conduction)  radiateur.edp
  • Minimisation de la compliance d'une console élastique par la méthode d'homogénéisation (avec pénalisation des composites)  console.homog.edp
  • Minimisation de la compliance d'une console élastique par la méthode d'homogénéisation avec un maillage structuré  console.homog.struct.edp
  • Minimisation de la compliance d'une arche par la méthode d'homogénéisation avec un maillage structuré  pont.homog.struct.edp
  • Des explications sur le programme peuvent être trouvés dans le rapport de B. Boutin.
  • Minimisation de la compliance d'une console élastique par la méthode de convexification (avec pénalisation)  console.convex.edp
  • Minimisation de la compliance d'une console élastique par la méthode SIMP  console.simp.edp
  • Méthode des lignes de niveaux
    forme optimale d'une console
  • Minimisation de la compliance d'une console élastique par la méthode des lignes de niveaux  cons-ligne-niveau.edp
  • Des explications sur le programme peuvent être trouvés dans le rapport de C. Dousset.
  • Programmes informatiques correspondant à l'article de G. Allaire et O. Pantz, Structural Optimization with FreeFem++, SMO, 32, pp.173-181 (2006).
  • Les programmes informatiques (script FreeFem++) sont disponibles dans ce répertoire (lire en premier le fichier "readme").