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Thèse H/F : Développement de méthodes numériques hybrides pour la diffraction d'ondes ultrasonores par des obstacles en surface de structures stratifiées, et application en Contrôle Non Destructif

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : vendredi 26 août 2022

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Informations générales

Référence : UMR5295-ERIDUC-001
Lieu de travail : TALENCE
Date de publication : vendredi 5 août 2022
Nom du responsable scientifique : Marc Deschamps, DR CNRS I2M-APy
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La thèse porte sur la modélisation numérique de la génération, de la propagation et du rayonnement des ondes ultrasonores dans des structures stratifiées planes ou cylindriques, comportant des capteurs, des renforts et des défauts en surface. Seront développées des méthodes hybrides, associant un calcul rapide semi-analytique de la propagation dans la structure canonique et un traitement adapté aux objets diffractants : modèle asymptotique, ou modèle numérique local et décomposition de domaines, selon les cas.
La détection de défauts par des méthodes de CND utilisant des ondes ultrasonores est un enjeu important dans de nombreux domaines industriels. L'amélioration de ces différentes méthodes repose souvent sur la simulation de la propagation d'ondes dans la structure inspectée. La modélisation hybride explorée dans la thèse prendra en compte la complexité de la structure, le rôle des capteurs et la présence de défauts, en traitant de la diffraction des ondes par ces derniers.
Deux méthodes d'hybridation avec le code TraFiC (méthode FFL) de l'I2M seront développées pour modéliser la diffraction par des objets de petites dimensions devant celles de la structure.
La première est « l'approximation asymptotique » qui permet de représenter le comportement diffractant d'une occlusion de petite dimension caractéristique en surface de la structure par un ou plusieurs tenseurs, qui se calculent une fois pour toutes pour une géométrie d'occlusion et un matériau de couche donnés. On évite dans ce cas toute modélisation numérique de type Éléments Finis (ÉF).
La seconde est « la décomposition de domaines », qui a déjà fait ses preuves dans beaucoup d'autres contextes. Il s'agit d'une approche itérative qui permet de mener indépendamment des calculs sur plusieurs éléments couplés par les conditions de raccordement à leurs frontières communes, dont la satisfaction constitue le critère de convergence des itérations. Cette approche est à l'origine destinée à faciliter la parallélisation des calculs. Dans le contexte de cette thèse, elle a vocation d'associer la modélisation semi-analytique de la structure canonique (simulation par le code TraFiC de la propagation dans la structure multicouche) et la modélisation numérique de perturbations ou détails locaux (transducteur ou renfort en contact avec la structure représenté par ÉF) en pilotant les solveurs respectifs « de l'extérieur ».

Contexte de travail

Les trois laboratoires impliqués dans ce projet sont le CEA LIST (Saclay), le laboratoire POEMS (ENSTA, Palaiseau) et l'Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (I2M, Université de Bordeaux). Ces laboratoires ont des compétences reconnues et complémentaires, qui les ont amenés à de nombreuses collaborations au fil des années.
Pour atteindre les objectifs fixés, le doctorant travaillera principalement à l'I2M mais effectuera également des séjours réguliers sur le plateau de Saclay (POEMS et CEA LIST). Le travail de développement informatique pour la mise au point des méthodes se déroulera à Bordeaux, ainsi que la conception et la réalisation de dispositifs expérimentaux de validation. Les aspects plus théoriques et mathématiques nécessiteront la présence du doctorant au sein du laboratoire POEMS. La mise au point du démonstrateur se fera quant à elle au CEA LIST.

Contraintes et risques

Cette thèse est cofinancée pour moitié par l'AID-DGA (Agence de l'Innovation de Défense de la Direction Générale de l'Armement, n° dossier : 2022422) et le CEA LIST.

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