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Offre proposée par

Cea

CEA

Méthodologie pour l'inspection ultrasonore de composants WAAM en fabrication additive H/F

Saclay, Île-de-France Energie / Matériaux / Mécanique
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Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.

Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).

Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.

Référence

2021-18361

Description de l'unité

Le CEA LIST au sein du département DISC mène des activités de recherche et développement dans le domaine du contrôle non destructif (CND) qui consiste à caractériser l'état d'intégrité de structures industrielles sans les dégrader. Parallèlement à la conception de capteurs innovants et au développement de nouvelles méthodes de contrôles, le LIST développe le logiciel CIVA de simulation de CND distribué par EXTENDE (http://www.extende.com/fr/civa-en-quelques-mots) qui s'appuie sur les travaux de recherches menés au laboratoire en modélisation RX, électromagnétique et ultrasonore.

Description du poste

Domaine

Mathématiques, information scientifique, logiciel

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Méthodologie pour l'inspection ultrasonore de composants WAAM en fabrication additive H/F

Sujet de stage

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une action transverse CEA (DRT/LIST et DES/ISAS) et porte sur les nouveaux procédés de fabrication additive de type WAAM.
Encadré au CEA LIST, le but de ce stage concerne le développement d'une méthodologie permettant de simuler des contrôles ultrasonores à partir de données décrivant la microstructure issue d'un procédé WAAM (taille, orientation et forme des grains). Ces données devront être analysées afin d'extraire les données pertinentes à la mise en œuvre et au pilotage d'outils de modélisation par éléments finis développés au LIST pour le logiciel de simulation de CND CIVA. Les résultats de simulation obtenues seront post-traités enfin d'identifier les caractéristiques de l'onde cohérente représentatives du milieu effectif à l'échelle macroscopique pouvant mettre en évidence des propriétés anisotropes ou fortement diffusantes gênant à la contrôlabilité du composant final.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Le Contrôle Non Destructif (CND) rassemble l'ensemble des techniques, essais, examens, mis en œuvre lors de la fabrication ou en maintenance, pour s'assurer de l'intégrité et la conformité d'un produit manufacturé. Les techniques de CND reposant sur les ondes élastiques ultrasonores sont très largement répandues dans l'industrie car elles permettent en particulier le contrôle dans le volume du composant. Tout comme pour les applications médicales, on parle d'échographie ou imagerie ultrasonore des composants.

Selon les caractéristiques du procédé WAAM de fabrication additive, les composants réalisés peuvent présenter une microstructure aux propriétés géométriques et cristallographiques variables. Ces variations engendrent des comportements pouvant altérer et complexifier les contrôles par ultrasons. Afin de modéliser les phénomènes d'interactions des ultrasons avec la microstructure, deux approches sont généralement proposées selon l'échelle des hétérogénéités considérées : l'échelle « microscopique » décrivant l'hétérogénéité à l'échelle des grains et l'échelle « macroscopique » qui considère les propriétés d'un milieu effectif « homogénéisé » afin de décrire le comportement de l'onde cohérente. L'application de l'approche microscopique nécessite une puissance de calcul très importante et peut servir comme simulation de référence à l'approche macroscopique qui permet de réaliser des études en sensibilités et variations. A terme cette approche doit permettre l'élaboration de bases de données reliant caractéristiques micro et propriétés macro pour fournir des entrées réalistes et validées aux modèles macro utilisés pour la démonstration de performance.

Dans le cadre de ce stage, nous disposerons de données de nos partenaires de ISAS/DM2S sur la microstructure pour différents types de dépôt WAAM en acier 316L : caractérisations métallographiques (taille, orientation et forme des grains), essais mécaniques (caractérisation par traction à froid) et simulation de microstructures virtuelles issues de modèles CAFE (Cellular Automata Finite Element) déjà implantés dans le logiciel Cast3M. L'objectif de ce stage porte sur l'élaboration d'une méthodologie s'inspirant de travaux récents[1],[2]. Ces données sur les microstructures simulées ou mesurées devront être analysées afin d'extraire les données pertinentes à la mise en œuvre et au pilotage d'outils de modélisation par éléments finis développés au LIST pour le logiciel de simulation de CNDCIVA. Les résultats de simulation seront alors post-traités enfin d'identifier les caractéristiques de l'onde cohérente représentatives du milieu effectif.

Le stage comportera une partie théorique (bibliographie et compréhension des modèles) et une partie principale sur l'implémentation des procédures d'analyse de l'onde cohérente et du bruit de structure.

[1] G. Sha et al., J. Acoust. Soc. Am., vol. 147, Apr. 2020.

[2] M. Huang et al., J. Acoust. Soc. Am., vol. 148, Oct. 2020.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Programmation Python ou C++ / Pilotage de méthode EF



Profil du candidat

Le candidat doit avoir un goût prononcé pour la simulation numérique et les méthodes de traitement du signal avec le souci de comprendre les hypothèses et limites des modèles utilisés pour la propagation des ondes ultrasonores (élastodynamique)