Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Optimisation topologique multi-matériaux robuste sous contrainte de fabricabilité appliquée au design d'aimant supraconducteur pour les IRMs haut champ
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les scanners IRM sont des outils très précieux pour la médecine et la recherche, dont le fonctionnement repose sur l'exploitation des propriétés des noyaux atomiques plongés dans un champ magnétique statique très intense. Celui-ci est généré, dans la quasi-totalité des scanner IRM, par un électroaimant supraconducteur.
La conception des électroaimants pour les IRM doit répondre à des contraintes très exigeantes sur l'homogénéité du champ produit. De plus, à mesure que le champ magnétique devient plus intense, les forces s'exerçant sur l'électroaimant augmentent et font émerger le problème de la tenue mécanique des bobinages. Enfin, la " fabricabilité " de l'électroaimant impose des contraintes sur les formes des solutions acceptables. La conception des électroaimants supraconducteurs pour les IRM demande donc un effort minutieux d'optimisation du design, soumise à des contraintes basée sur une modélisation multiphysique magnéto-mécanique.
Une nouvelle méthodologie innovante d'optimisation topologique multiphysique a été développée, sur la base d'une méthode à densité (SIMP) et d'un code de calcul par éléments finis. Celle-ci a permis de produire des designs d'aimants satisfaisant les contraintes sur l'homogénéité du champ magnétique produit et sur la tenue mécanique des bobinages. Toutefois, les solutions obtenues ne sont pas fabricables en pratique, tant du point de vue de la fabricabilité des bobines (enroulements des câbles) que de son intégration avec une structure portante (maintien des bobines par une structure en acier).
L'objectif de cette thèse est d'enrichir la méthode d'optimisation topologique amorcée en formalisant et en implémentant des contraintes de fabrication liées à manière de bobiner, aux contraintes résiduelles résultant d'une pré-tension des câbles au bobinage, et également à la présence d'un matériau de structure pouvant reprendre les efforts transmis par les bobines.
Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur
UT Compiègne
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
Diplôme d'ingénieur, master 2
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
DI PAOLA François < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DM2S/SEMT/LM2S
CEA Paris-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
01 69 08 95 82
Tuteur / Responsable de thèse
FEISSEL Pierre < email supprimé pour raison de sécurité >
UT Compiègne
Laboratoire Roberval
Laboratoire Roberval
Centre de recherche de Royallieu
rue du docteur Schweitzer, CS 60319
60203 Compiègne Cedex France
En savoir plus
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Optimisation topologique multi-matériaux robuste sous contrainte de fabricabilité appliquée au design d'aimant supraconducteur pour les IRMs haut champ
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les scanners IRM sont des outils très précieux pour la médecine et la recherche, dont le fonctionnement repose sur l'exploitation des propriétés des noyaux atomiques plongés dans un champ magnétique statique très intense. Celui-ci est généré, dans la quasi-totalité des scanner IRM, par un électroaimant supraconducteur.
La conception des électroaimants pour les IRM doit répondre à des contraintes très exigeantes sur l'homogénéité du champ produit. De plus, à mesure que le champ magnétique devient plus intense, les forces s'exerçant sur l'électroaimant augmentent et font émerger le problème de la tenue mécanique des bobinages. Enfin, la " fabricabilité " de l'électroaimant impose des contraintes sur les formes des solutions acceptables. La conception des électroaimants supraconducteurs pour les IRM demande donc un effort minutieux d'optimisation du design, soumise à des contraintes basée sur une modélisation multiphysique magnéto-mécanique.
Une nouvelle méthodologie innovante d'optimisation topologique multiphysique a été développée, sur la base d'une méthode à densité (SIMP) et d'un code de calcul par éléments finis. Celle-ci a permis de produire des designs d'aimants satisfaisant les contraintes sur l'homogénéité du champ magnétique produit et sur la tenue mécanique des bobinages. Toutefois, les solutions obtenues ne sont pas fabricables en pratique, tant du point de vue de la fabricabilité des bobines (enroulements des câbles) que de son intégration avec une structure portante (maintien des bobines par une structure en acier).
L'objectif de cette thèse est d'enrichir la méthode d'optimisation topologique amorcée en formalisant et en implémentant des contraintes de fabrication liées à manière de bobiner, aux contraintes résiduelles résultant d'une pré-tension des câbles au bobinage, et également à la présence d'un matériau de structure pouvant reprendre les efforts transmis par les bobines.
Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur
UT Compiègne
Localisation du sujet de thèse
Site
Saclay
Critères candidat
Formation recommandée
Diplôme d'ingénieur, master 2
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
DI PAOLA François < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DM2S/SEMT/LM2S
CEA Paris-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
01 69 08 95 82
Tuteur / Responsable de thèse
FEISSEL Pierre < email supprimé pour raison de sécurité >
UT Compiègne
Laboratoire Roberval
Laboratoire Roberval
Centre de recherche de Royallieu
rue du docteur Schweitzer, CS 60319
60203 Compiègne Cedex France
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