Hybridation entre méthodes numériques et modales pour la résolution de problèmes d'électromagné[]

Hybridation entre méthodes numériques et modales pour la résolution de problèmes d'électromagnétisme H/FDescription du poste

Mathématiques, information scientifique, logiciel

Sujet de stage

Hybridation entre différentes méthodes numériques (éléments finis, etc.) et méthodes semi-analytiques (modales, etc.) pour la simulation numérique de procédés d'inspection de structures métalliques complexes par courants de Foucault.

Durée du contrat (en mois)Description de l'offre

Le CND par courants de Foucault (CF) est une technique permettant d'inspecter une pièce métallique en l'excitant avec une ou plusieurs bobines. Le champ électromagnétique engendre des courants localisés dans la proche-surface de la pièce qui produisent à leur tour un champ électromagnétique qui vient s’opposer au champ incident. Cela se traduit par une variation de leur impédance dont l’étude permet de caractériser, ou non, la présence d’un défaut. L’utilisation de la simulation numérique permet d’assister à la conception de sondes (optimisation via études paramétriques) et/ou à l’étude de leur sensibilité sans recourir à l’expérimentation.

La simulation numérique implique la résolution des équations de Maxwell dans le régime CF. Il existe de nombreuses méthodes de résolution qui présentent toutes des avantages et des inconvénients. Par exemple, la méthode des éléments finis est bien adaptée aux milieux dont les paramètres physiques varient de manière quelconque, mais atteint ses limites lorsque les scènes de calcul sont grandes et complexifie l’introduction des sondes. D’un autre côté, les méthodes semi-analytiques sont bien adaptées aux scènes de grande dimension (pouvant aller à l’infini, par exemple des milieux laminés) mais ne permettent pas facilement de traiter des milieux inhomogènes. Ce cas de figure apparaît typiquement en présence de soudures ou de gradients de conductivité du matériau. Dans un contexte « CND », les inhomogénéités sont généralement localisées : fissures, défauts de conductivité sur une fine couche en surface, inclusions, etc. L’approche proposée consiste donc à coupler une méthode numérique (coûteuse), sur un domaine de calcul de géométrie simple mais englobant le domaine complexe, avec une méthode modale (ou assimilée) qui traitera les zones homogènes. Ce couplage peut être réalisé en imposant numériquement les conditions de transmission du champ électromagnétique entre les différentes interfaces des sous-domaines.

Le(la) stagiaire aura la charge de mettre en place cette hybridation et la conduite de simulations numériques sur des configurations réalistes de CND par CF, dans un premier temps sur des configurations 2D, puis éventuellement sur des configurations pleinement 3D. Il/Elle utilisera en partie des outils disponibles au sein de la plate-forme CIVA (logiciel développé au sein du DIN). Ses tâches pourront être résumées comme suit :

1. Etude bibliographique approfondie,
2. Prise en main d’un code « méthode modale » et réalisation d’un code éléments finis dédié avec le support de l’encadrant, en 2D,
3. Mise en place du couplage FEM-modal en 2D (pilotage des deux codes, calcul des matrices de couplage, implémentation du solveur)
4. Validation sur des configurations simples puis réalistes,
5. Selon le temps disponible : intégration dans une approche 2,5D (géométrie 2D, source 3D), prototypage en 3D et validations, recherche de performance.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Matlab, éléments finis, méthodes modales

Profil du candidat

Master 2, diplôme d’ingénieur ou équivalent avec un intérêt en calcul numérique, physique et/ou mathématiques appliquées.

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration de personnes en situation de handicap, cet emploi est ouvert à tous et toutes.

Localisation du posteCritères candidat

• Français (Courant)

Possibilité de poursuite en thèseDisponibilité du posteInformations généralesEntité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat. Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international. Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité

Référence

2024-33648

Description de l'unité

Au sein du Département d'Instrumentation Numérique, le Laboratoire de Simulation, Modélisation, Analyse est en charge du développement des modèles numériques pour la simulation de procédés de contrôle non-destructif dans trois technologies différentes (acoustique, rayons X, électromagnétisme basse fréquence).

#J-18808-Ljbffr

Location: Gif-sur-Yvette, FR

Posted Date: 11/12/2024