Stage - Simulation de Contrôles Non-Destructifs par Ultrasons H/F - 78

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 coeur 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 :

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Les méthodes d'inspection ultrasonores (UT) sont une composante essentielle des contrôles non-destructifs (CND). Elles sont couramment employées pour l'inspection de composants mécaniques tels que les soudures (nucléaire, pétrochimie) ou les structures en matériau composite (aéronautique). Afin de comprendre les phénomènes physiques en jeu pour une configuration donnée, la simulation est un atout et parfois une étape incontournable pour la mise en place du procédé d'inspection. Le CEA développe une plateforme logicielle multi techniques - nommée CIVA [1]- qui propose un ensemble d'outils de simulation afin d'accompagner les acteurs industriels dans cette démarche. Diverses approches de modélisation sont employées dans la plateforme CIVA avec des finalités différentes. Parmi celles-ci, on trouve l'approche semi-analytique issue de modèles asymptotiques haute fréquence (HF) de type rayon paraxial [2] ; dont les avantages sont de proposer des coûts de calculs réduits (en comparaison à des calculs éléments finis 3D) et de permettre d'analyser finement les contributions au sein d'une forme d'onde temporelle. Cependant, cette approche porte des approximations pouvant biaiser quantitativement la modélisation d'une inspection. En particulier le fait qu'elle repose actuellement sur le calcul de réponses impulsionnelles limite les possibilités de prise en compte d'effets fréquentiels complexes.

(1) CIVA in a few words. https://www.extende.com/civa-in-a-few-words
(2) Gengembre, N.; Lhémery, A. Pencil Method in Elastodynamics: Application to Ultrasonic Field Computation, Ultrasonics 38 (1), 495-499 (2000).

Description du poste :
Dans le cadre de ce stage on cherche à proposer une nouvelle approche, dérivée de la précédente, mais basée sur le calcul de réponses fréquentielles. Les développements informatiques seront effectués au sein d'un nouvelle librairie (écrite en C++) qui exploite un algorithme adaptatif de lancer de rayons. On se restreindra à des configurations en deux dimensions afin d'en simplifier la prise en main. Deux cas d'étude seront traités :
- La propagation d'une onde élastique multidirectionnelle au sein d'un matériau dispersif. On pourra prendre comme donnée d'entrée un matériau homogénéisé à partir de la description d'une microstructure métallique.
- L'interaction d'une onde élastique multidirectionnelle avec une lame fluide dont l'épaisseur est comparable ou inférieure à la longueur d'onde. Ce cas correspond notamment à celui d'un capteur au contact non adapté à la surface d'entrée de la pièce à inspecter.
On veillera à chaque fois à commenter la pertinence de la nouvelle approche (gain en précision vs. coût de calcul supplémentaire) en comparaison à l'approche actuelle. Ces travaux ont pour vocation d'initier une thèse qui portera sur la généralisation en trois dimensions, l'extension à d'autres cas d'intérêt pour le CND ainsi que sur l'optimisation logicielle.