Stage – développement de méthodes itératives hpc pour la résolution du contact h/f

Description de l'offre

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. Les travaux menés dans cet institut s’inscrivent dans la conception de solutions énergétiques bas carbone, et comprennent notamment des activités de R&D de pointe sur la simulation du comportement des combustibles nucléaires.

Dans ce cadre, le CEA développe la plateforme logicielle « PLEIADES », en partenariat avec des acteurs industriels et académiques, afin de simuler le comportement des combustibles des différentes filières de réacteurs nucléaires.
Dans ce contexte, la modélisation précise et performante du contact mécanique [1] entre les différentes composantes d’un crayon combustible (gaine et fragments de combustible), représente un défi scientifique et numérique majeur, en particulier dans un contexte de calcul haute performance (HPC).

Récemment, une nouvelle stratégie de résolution du contact basée sur une formulation de point fixe accélérée a été proposée par les chercheurs d’IRESNE. Elle présente un certain nombre d’intérêts par rapport aux méthodes existantes dans la littérature, notamment son aspect algébrique compatible avec un solveur HPC.

Une première implémentation (démonstrateur) de cette stratégie a été réalisée au sein du solveur éléments finis Cast3M. Les résultats obtenus sont très prometteurs, tant en termes de temps de calcul (par rapport aux stratégies traditionnelles) que de robustesse et précision, avec une faible sensibilité aux paramètres clés des algorithmes, notamment grâce à la stratégie d’accélération «Crossed Secant» [2].

L’objectif du stage est maintenant de tester ces stratégies dans un solveur éléments finis HPC.

Étapes du stage :

1. Prise en main du sujet : mécanique du contact, méthodes numériques itératives
2. Choix et prise en main d’un solveur éléments finis HPC
3. Implémentation des nouvelles méthodes itératives dans le solveur éléments finis HPC retenu
4. Validation sur des cas tests académiques de référence (contact de Hertz, indentation), puis sur un cas issu de la modélisation du comportement du combustible, en considérant des contacts nœud-à-nœud et nœud-à-surface
5. Comparaison avec des approches standards de résolution du contact compatibles HPC (pénalisation)

Références :

[1] P. Wriggers. Computational Contact Mechanics. Springer Berlin Heidelberg, 2006
[2] I. Ramière and T. Helfer. Iterative residual-based vector methods to accelerate fixed point iterations. Computers & Mathematics with Applications, 70(9):2210–2226, 2015.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Méthode des éléments finis, C++, Linux

Profil du candidat

École ingénieur ou Master 2 spécialisé en mathématiques appliquées, mécanique numérique ou Calcul Haute Performance.

Doté d'un bon sens de l'analyse, d'une curiosité sans limite, vous avez le goût du travail en équipe.

Pourquoi Intégrer le CEA ?

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