Nos Stages par théme
Résultats / Travaux
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Physique >> Acoustique
5 propositions.
tude expérimentale et modélisation de la génération d’ondes guidées ultrasonores
Localisé en région parisienne, sur le plateau de Saclay, le CEA LIST est un centre de recherche technologique sur les systèmes à logiciel prépondérant. Dans le domaine du Contrôle Non Destructif (CND), les thématiques de recherche au CEA LIST sont principalement la simulation et le traitement des données, et la conception d'instrumentations et de capteurs innovants. Les études portent sur les techniques ultrasonores et les techniques électromagnétiques. En particulier, le LIST développe la plate-forme CIVA (http://www-civa.cea.fr), logiciel de simulation des CND qui s'appuie sur les travaux de recherches menés au laboratoire en modélisation tant en élasticité qu'en électromagnétisme. Dans le cadre du développement d'un module de simulation de CND par ondes guidées ultrasonores, l'implémentation de nouveaux modèles de traducteurs plus réalistes s'avère indispensable. En effet, la simulation numérique des phénomènes de génération d'ondes guidées reste un domaine complexe et nécessite de disposer de modèles physiques suffisamment précis permettant de décrire les signaux expérimentaux mesurés. Nous nous intéresserons plus particulièrement à une configuration de traducteur monté sur un sabot et qui permet de générer de façon sélective un mode guidé par coïncidence entre la vitesse des ondes dans le sabot et la vitesse de phase du mode guidé choisi. A la différence des traducteurs à contact direct, ici le traducteur génère une onde de volume dans le sabot dont le profil diverge au cours de sa propagation. A ce jour, nos modèles s'avèrent être une approximation insuffisante de la physique sous-jacente (distribution uniforme de forces à l'interface sabot/pièce, la divergence du faisceau ultrasonore se propageant dans le sabot reste négligée). Une première difficulté pour le modélisateur réside dans le manque de données expérimentales décrites dans la littérature, ce qui limite l'étape de validation de nos modèles. C'est pourquoi, un premier travail consistera à proposer et réaliser des expériences de générations d'ondes guidées (sélection d'un mode particulier par coïncidence de phase, application à la détection de défauts particuliers) afin d'étudier l'influence des paramètres du traducteur sur la génération. Ce travail permettra de constituer un ensemble de résultats expérimentaux utiles à la validation des modèles implémentés. Dans une seconde partie, nous chercherons à proposer des modèles de génération en considérant des raffinements successifs. Une première description basée sur une formulation paraxiale des faisceaux ultrasonores dans le sabot pourra être étudiée en s'appuyant sur les résultats expérimentaux obtenus. Une autre méthode consistera à utiliser un modèle de propagation d'ondes de volume dans le sabot, déjà implémenté dans CIVA, afin de calculer le champ de contraintes à l'interface sabot/pièce à l'origine de la génération des ondes guidées dans la plaque. Le stage comportera à la fois un volet théorique (étude bibliographique, modèles de traducteurs), un volet expérimental (réalisation d'expériences) et un volet algorithmique et requiert un goût prononcé pour l'interprétation des phénomènes physiques. L'étudiant intégrera l'équipe de modélisation du laboratoire et sera encadré par un ingénieur chercheur spécialisé dans le domaine de la simulation ultrasonore. Le stagiaire perçoit une gratification mensuelle. Par ailleurs le stagiaire peut bénéficier des facilités de transport du CEA.
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Laurence LOURS, DRHRS / SCP / BSLDE
Bat 524
91191 Gif-sur-Yvette cedex
e-mail : stages@cea.fr
Méthode numérique pour le calcul d'intégrales de champs présentant une coalescence de plusieurs points critiques - Application à la modélisation de la génération d'ondes de tête
Localisé en région parisienne, sur le plateau de Saclay, le CEA LIST est un centre de recherche technologique sur les systèmes à logiciel prépondérant. Dans le domaine du Contrôle Non Destructif (CND), les thématiques de recherche au CEA LIST sont principalement la simulation et le traitement des données, et la conception d'instrumentations et de capteurs innovants. Les études portent sur les techniques ultrasonores et les techniques électromagnétiques. En particulier, le LIST développe la plate-forme CIVA (http://www-civa.cea.fr), logiciel de simulation des CND qui s'appuie sur les travaux de recherches menés au laboratoire en modélisation tant en élasticité qu'en électromagnétisme. Les ondes de têtes ont fait, depuis le début du siècle, l'objet d'intenses travaux notamment pour l'étude des séismes de surface, de la prospection en géophysique et de la sismologie. Ces premiers travaux ont fourni un grand nombre de méthodes pour la résolution de problèmes d'élastodynamique applicables par exemple aux problématiques de contrôle non destructif (CND) par ultrasons. Ces différentes méthodes peuvent être classées sous deux approches distinctes, d'une part les approches intégrales ou exactes (wave methods) et d'autre part les approches asymptotiques. Cagniard (1962) fut le premier à fournir une formulation exacte sous une forme calculable. Par la suite, une méthode asymptotique dite méthode des rayons a été développée avec l'avantage d'être plus simple dans sa mise en ?uvre. Cette méthode a été implémentée dans CIVA. Cependant, cette théorie à l'inconvénient majeur de ne plus être applicable dès lors que des effets d'interférence deviennent importants. Ce qui est le cas dans les problématiques de CND où un défaut dans la pièce peut se situer au cours du déplacement du traducteur dans une région où les ondes de tête réfractées et les ondes de volume réfléchies à l'interface interférent. Il devient alors nécessaire de disposer d'un modèle prenant en compte ces phénomènes complexes au cours de la génération des ondes de tête à une interface. L'objectif de ce stage consistera donc à proposer puis à développer une approche alternative fondée sur l'intégration numérique des formes intégrales exactes au voisinage du rapprochement et/ou coalescence de trois points critiques de natures différentes tels que les points de branchement, de phase stationnaire, et les pôles. Ce stage nécessitera une grande rigueur et un goût prononcé pour la simulation numérique et l'interprétation des phénomènes physiques. De fortes compétences en simulation numérique, en modélisation de phénomènes d'élastodynamique ainsi qu'en analyse complexe (intégrales de contour, surface de Riemann, résidus,…) seront fortement appréciées. L'étudiant intégrera l'équipe de modélisation du laboratoire et sera encadré par un ingénieur chercheur spécialisé dans le domaine de la simulation ultrasonore. Ce stage d'une durée de 6 mois peut déboucher, le cas échéant, sur une proposition de thèse. Le stagiaire perçoit une gratification mensuelle. Par ailleurs le stagiaire peut bénéficier des facilités de transport du CEA.
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Laurence LOURS, DRHRS / SCP / BSLDE
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Optimisation d’algorithmes de tracé de rayons appliqués à la simulation de contrôles ultrasonores de soudures
Le CEA LIST 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 la plate-forme CIVA (http://www-civa.cea.fr) logiciel de simulation de CND qui s'appuie sur les travaux de recherches menés au laboratoire en modélisation RX, électromagnétique et ultrasonore. Des outils de simulation de contrôle non destructif de soudures sont en cours de développement. La soudure pouvant être décrite comme un milieu anisotrope d'orientation cristalline variable, des algorithmes de tracés de rayons en milieux inhomogène sont utilisés. Ils sont basés sur la résolution d'un système différentiel non-linéaire qui permet d'obtenir la trajectoire des rayons. Ces algorithmes prennent comme données d'entrée l'orientation cristalline à n'importe quelle position de la soudure, cette dernière est obtenue par interpolation à partir d'une cartographie d'orientations cristallines. Le premier objectif du stage sera d'évaluer différents schémas numériques permettant de résoudre le système différentiel permettant de propager un rayon dans un milieu inhomogène. Une attention particulière sera apportée à optimiser la valeur du pas du schéma numérique en fonction des variations d'anisotropie du milieu, ce qui permettra de diminuer les temps de calcul. L'influence de la description de la soudure sera également étudiée à travers le pas du maillage utilisé pour la cartographie de la soudure, le type d'interpolation mis en place et un éventuel lissage de la cartographie d'orientations cristallines. L'étudiant intégrera l'équipe de modélisation du laboratoire et sera encadré par un ingénieur chercheur spécialisé dans le domaine de la simulation ultrasonore. Ce stage d'une durée de 6 mois peut déboucher, le cas échéant, sur une proposition de thèse.Le stagiaire perçoit une gratification mensuelle. Par ailleurs le stagiaire peut bénéficier des facilités de transport du CEA.
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Optimisation des algorithmes de reconstruction ultrasonore pour la localisation et la caractérisation de défauts en CND
Localisé en région parisienne, sur le plateau de Saclay, le CEA LIST est un institut de recherche technologique sur les systèmes à logiciel prépondérant. Dans le domaine du Contrôle Non Destructif (CND), les thématiques de recherche au CEA LIST sont principalement la simulation et le traitement des données, et la conception d'instrumentations et de capteurs innovants. Les études portent sur les techniques ultrasonores, électromagnétiques (courant de Foucault) et rayon X. Dans ce cadre, le LIST développe la plate-forme CIVA (http://www-civa.cea.fr), logiciel de simulation des CND qui s'appuie sur les travaux de recherches menés au sein du département DISC.Le stage proposé s'inscrit dans le cadre de travaux portant sur l'amélioration des outils d'analyse des données issues du CND par ultrasons, intégrés au logiciel CIVA. En particulier, il s'agit des méthodes de reconstruction des défauts par focalisation synthétique. L'algorithme de focalisation synthétique consiste à sommer de façon cohérente les signaux reçus pour obtenir des maxima d'amplitude à l'endroit où sont effectivement localisés les défauts à l'origine des échos détectés. Il s'appuie principalement sur l'exploitation des temps de vol évalués théoriquement à partir de modèles directs. Cependant, les performances numériques des algorithmes de calcul des temps de vol théoriques s'avèrent insuffisantes, en particulier pour des configurations de contrôle complexes (pièces hétérogènes, anisotropes, de géométrie complexe). L'objectif du stage est de développer des nouvelles algorithmes rapides de calcul des temps de vol théoriques pour des pièces homogènes et anisotropes, de géométrie canonique (pièce plane, cylindre, cône eu tore) et, ensuite, généraliser ces algorithmes au cas des pièces CAO. L'étudiant intégrera l'équipe de modélisation du laboratoire et sera encadré par un ingénieur chercheur spécialisé dans le domaine de la simulation ultrasonore. Il devra avoir des connaissances en élastodynamique, en mathématiques, ainsi qu'un fort intérêt pour la modélisation de phénomènes physiques. Ce stage a une durée de 6 mois. Le stagiaire perçoit une gratification mensuelle brute variable selon le niveau de classification de sa formation. Par ailleurs le stagiaire peut bénéficier des facilités de transport du CEA.
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Mesures acoustiques du système 5V/LTO
Ce stage, en collaboration avec l'INES, concerne la compréhension des phénomènes de dégradation du système 5V/LTO par mesures des émissions acoustiques. Cette technologie a déjà permit d'entendre les phénomènes de passivation des électrodes et d'expansion volumique du Silicium. Dans le système 5V/LTO, les dégradations sont liées à la décomposition de l'électrolyte lorsqu'il est soumis à haut potentiel engendrant un dégazage du système et une éventuelle passivation de l'électrode négative. L'émission acoustique peut donc s'avérer une technologie intéressante pour déterminer à quel moment du cycle électrochimique et selon quel paramètres (process, design, test etc...) ont lieux les dégradations (dégazage, passivation) du système afin de mieux les comprendre et de pouvoir y remédier. La proposition de stage comprends la fabrication des accumulateurs type pouch cell et pile bouton, le test électrique sur banc arbin, les mesures d'émission acoustique à Ines (sur Chambéry) et l'analyse des résultats.
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Laurence LOURS, DRHRS / SCP / BSLDE
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