Stage - Prototypage de la Simulation du Pressage par une Méthode sans Maillage H/F CEA

Vous serez accueilli·e au sein de l'IRESNE, institut de la DES, où vous intégrerez l'équipe du laboratoire et participerez pleinement à ses activités.

Contexte

Le stage est proposé au sein de l'institut de recherche sur les systèmes nucléaires pour la production d'énergie bas carbone, basé sur le site du CEA Cadarache à 30 minutes d'Aix en Provence dans le sud-est de la France. L'institut mène notamment des activités de R&D sur les combustibles nucléaires dans l'objectif d'accroître la sûreté et la performance des réacteurs actuels et de développer les combustibles des réacteurs du futur. Ces activités associent simulation numérique, modélisation et expérimentation.

Ce stage s'inscrit dans un projet dédié à la modélisation multi-échelle du procédé de pressage de poudres. Les outils de calcul scientifique développés actuellement pour modéliser ce procédé sont basés sur la méthode des éléments finies (FEM) à l'échelle de la pastille et sur la méthode des éléments discrets (DEM, Discrete Element Method) à l'échelle granulaire.

Afin d'envisager un passage de l'échelle granulaire à l'échelle de la pastille, des méthodes de simulation alternatives doivent être considérées, comme la Méthode des Points Matériels (MPM, Material Point Method). Cette techniques permet la résolution du problème mécanique à une échelle intermédiaire (mésoscopique), et offre une grande flexibilité pour traiter des problèmes de grandes transformations tout en respectant les équations de la mécanique des milieux continus.

De plus, ce type de méthode permet de réduire les coûts de calcul en comparaison avec la méthode DEM. Néanmoins, comme toute méthode en mécanique des milieux continus, une loi de comportement est nécessaire pour que le problème de mécanique soit bien posé. Or, suivant la sollicitation, le milieu granulaire peut se comporter comme un solide, un liquide ou un gaz. Le choix du modèle de comportement devient alors primordial afin de décrire au mieux la densification des poudres pendant le pressage.

Objectifs

Ce stage a pour objectif de mettre en place un prototype de simulation du pressage basé sur la méthode MPM et d'explorer son applicabilité à ce procédé. Une loi de comportement mécanique adaptée à l'étude de la déformation des milieux granulaires devra être mise en place. Le prototype pourra être validé sur des cas tests de la littérature et comparé aux résultats de simulations DEM.

Collaborations

Ce stage sera réalisé en collaboration avec le laboratoire 3SR de Grenoble (Unité Mixte de Recherche associant l'Université Grenoble Alpes, le CNRS et Grenoble INP - UGA)