L’axe Structures Innovantes couvre les thématiques historiques de morphologie structurale et de conception de systèmes novateurs initiées par les travaux de l’ancienne équipe Conception en Structures fondée dans les années 80 par René Motro. L’objectif est de proposer des systèmes à haut niveau de performances, notamment en termes de rapport poids/rigidité.
Les systèmes de tenségrité et les toiles tendues ont ainsi été étudiés durant de nombreuses années au sein de l’équipe. Ces systèmes légers, transparents et sous certaines conditions pliables, sont très adaptés à la construction d’installations temporaires, par exemple en bord de mer pour le respect de la loi relative à la protection du littoral. Aujourd’hui, les travaux menés tendent à proposer une solution complète en réponse à la problématique de l’accessibilité à la mer sur site isolé. Se basant sur le concept Tensarch (breveté par l’équipe CS en 2002), un système pliable et modulaire de ponton a été maturé puis breveté avec l’appui de la SATT AxLR. Cette thématique est soutenue par la Région via un cofinancement de thèse depuis 2017.
L’autre grand thème de recherche sur les structures innovantes concerne les système pliables-déployables pour applications spatiales. Ces travaux se sont renforcés par une consolidation des échanges avec le CNES. L’optimisation, en termes de masse, rigidité, et surface utile du concept d’antenne spatiale proposé par l’équipe a été au coeur des travaux de 2 thèses, dont celle de William Bettini, menés en continuité et en parallèle à plusieurs études R&T CNES. Ce concept a donné lieu à la fabrication d’un prototype (par l’entreprise COMAT) dont le comportement pu être caractérisé expérimentalement. Sur ce sujet des antennes spatiales déployables, une troisième thèse, cofinancée CNES/Région Occitanie, a démarré en 2018 afin de développer de nouveaux concepts de réflecteurs spatiaux pour les nano-satellites. L’approche proposée associe modélisation, conception, prototypage et caractérisations expérimentales. La proximité géographique avec le Centre Spatial Universitaire de Montpellier, sur le campus Saint-Priest, est une réelle opportunité de développements et de collaborations sur ce sujet.
Enfin, les activités liées à la morphologie structurale ont principalement concerné la mécanique de formation de tissus biologiques. Une approche granulaire, consistant à modéliser en dynamique une cellule comme un ensemble de grains en contacts à l’intérieur d’une membrane sous tension, a été utilisée pour simuler plusieurs mécanismes de formation de tissus (accrétion, division, croissance, apoptose), et caractériser l’impact de certains d’entre eux, comme l’apoptose, sur la morphologie de tissus formés, en relation avec des observations sur modèles biologiques. Pour aller vers des modèles plus denses, un nouveau modèle numérique de cellule à milieu continu et membrane tendue « active » a été proposé dans le cadre du défi CNRS « Mecanobio » et d’un appel à projet du Labex NUMEV (2016), en collaboration avec l’Institut des Sciences de L’Evolution de Montpellier (UM), en 2016 et 2017, pour la simulation d’épithélium à plusieurs milliers de cellules. Une extension de cette approche au cas 3D est en développement, ainsi qu’un modèle utilisant la méthode des points matériels (MPM), adaptée à la simulation de grains mous en grandes déformations.
