De l’expérimentation à la protection des structures : mon doctorat face aux charges extrêmes

Ahmad MORSEL

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• Docteur en Génie Mécanique – École Centrale de Nantes (2024)Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (GeM)

• Situation actuelle : Ingénieur de recherche, laboratoire GEOMAS – INSA Lyon

• Prix du meilleur article et présentation a la 10e conférence ICSECT tenue à l'Imperial College de Londres, Royaume-Uni.

• L’article ``miniBLAST: A Novel Experimental Setup for Laboratory Testing of Structures Under Blast Loads'' a été mis en avant en couverture de la revue Experimental Techniques

Merci beaucoup pour votre témoignage

Pourquoi avoir choisi de faire un doctorat et dans quel contexte s’est-il inscrit ?

J’ai choisi de m’engager dans un doctorat par goût pour l’expérimentation et la compréhension fine des phénomènes mécaniques complexes. Après une formation initiale en génie civil au Liban, puis un master en géomécanique à l’Université Grenoble Alpes, j’ai souhaité approfondir une approche scientifique à l’interface entre expérimentation, modélisation et applications concrètes en ingénierie.

Mon doctorat s’est inscrit dans le projet CEEV: BLAST, porté par l’École Centrale de Nantes et le laboratoire GeM, dans un contexte où les structures sont de plus en plus exposées à des événements extrêmes, accidentels ou intentionnels. Les explosions récentes, ayant touché des infrastructures modernes comme des monuments historiques, ont mis en évidence le besoin de mieux comprendre le comportement dynamique des structures en maçonnerie, encore largement méconnu.

Quel était le cœur de votre travail de thèse ?

Le cœur de ma thèse a été le développement et la validation d’un dispositif expérimental innovant, appelé miniBLAST, permettant d’étudier en laboratoire la réponse dynamique de structures en maçonnerie soumises à des charges explosives.

Les essais à l’échelle réelle étant coûteux, dangereux et difficilement reproductibles, l’enjeu était de concevoir une alternative expérimentale à échelle réduite, sûre et fiable. miniBLAST repose sur l’utilisation d’explosions contrôlées par fils explosifs (exploding wires), couplées à des lois de similitude permettant de relier les résultats obtenus à l’échelle du laboratoire au comportement de structures réelles.

Ce travail a permis de caractériser finement les ondes de choc générées, d’établir des équivalences en TNT, et de valider expérimentalement des lois d’échelle appliquées à des mécanismes clés tels que le balancement et de renversement de blocs. Des structures variées ont été étudiées, allant de murs en maçonnerie à des modèles complexes inspirés du Parthénon d’Athènes.

Quelles compétences et savoir-faire avez-vous développés au cours de cette recherche ?

Cette thèse m’a permis de développer une forte expertise en conception d’expériences complexes, depuis la définition scientifique jusqu’à la mise en œuvre technique, en intégrant les contraintes de sécurité, de métrologie et de répétabilité.

J’ai également renforcé mes compétences en instrumentation, acquisition et traitement de données à haute fréquence, ainsi qu’en modélisation numérique et fabrication additive pour la réalisation de prototypes expérimentaux. Plus largement, ce travail m’a appris à articuler étroitement expérimentation et modélisation afin de produire des résultats robustes, exploitables à la fois pour la recherche académique et pour des applications en ingénierie.

Quels ont été les principaux défis rencontrés durant la thèse ?

L’un des principaux défis a été de maîtriser la complexité des phénomènes physiques en jeu : interaction onde de choc–structure, comportements non linéaires, mécanismes de rupture multiples. À cela se sont ajoutées des contraintes fortes liées à la sécurité et à la fiabilité des dispositifs expérimentaux.

La conception de miniBLAST a nécessité de nombreux ajustements, essais et validations avant d’aboutir à un système suffisamment robuste et reproductible. Ce processus itératif, parfois exigeant, a été extrêmement formateur et m’a appris à aborder les problèmes complexes avec méthode, patience et créativité.

Quel est votre parcours aujourd’hui et quels messages souhaitez-vous transmettre ?

Après ma soutenance, j’ai poursuivi mes activités en tant qu’ingénieur de recherche, d’abord à l’École Centrale de Nantes, puis à l’INSA Lyon au laboratoire GEOMAS, où je travaille actuellement sur le comportement mécanique de matériaux géo- et biosourcés, notamment la terre crue, dans une perspective de construction durable.

Le message que je souhaite transmettre aux doctorants et jeunes docteurs est que le doctorat est une expérience profondément structurante. Au-delà du sujet de recherche, il permet d’acquérir une capacité à gérer l’incertitude, à raisonner de manière critique et à conduire des projets complexes de bout en bout. Ces compétences sont précieuses bien au-delà du monde académique et constituent une réelle valeur ajoutée pour l’ingénierie et l’innovation.