Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Vers une nouvelle approche itérative pour la modélisation efficace du contact mécanique
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Dans le cadre de la modélisation et de la simulation du comportement des combustibles nucléaires des différentes filières de réacteurs, l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE) du CEA Cadarache, en partenariat avec différents acteurs industriels et académiques,développe la plateforme logicielle de simulation du comportement des combustibles PLEIADES. Dans ce contexte, l'interaction entre le combustible et sa gaine, 1ère barrière de confinement, est un phénomène indispensable pour la compréhension et la prédiction du comportement des éléments combustibles.
La modélisation et la simulation numérique des phénomènes de contact mécanique constituent un enjeu scientifique et technologique majeur en mécanique des solides, en raison de la complexité intrinsèque du problème, liée à son caractère fortement non linéaire et non régulier.
Pour pallier les limites des approches classiques, telles que la pénalisation ou les multiplicateurs de Lagrange, de nouvelles stratégies de résolution du contact, reposant sur des schémas itératifs de type point fixe, sont actuellement à l'étude au CEA. Ces approches présentent plusieurs atouts : elles évitent la résolution directe de systèmes complexes et mal conditionnés, améliorent significativement l'efficacité numérique, et offrent une très faible sensibilité aux paramètres algorithmiques, ce qui les rend particulièrement adaptées aux environnements de calcul haute performance (HPC).
L'objectif de la thèse est d'étendre ces stratégies à des situations plus complexes et représentatives, en prenant en compte des comportements matériaux non linéaires et en intégrant des lois de contact plus élaborées, telles que le frottement. Selon l'avancement des travaux, la dernière phase portera sur la transposition des développements dans un environnement de calcul haute performance (HPC), en s'appuyant sur un solveur éléments finis parallèle.
Le projet bénéficiera d'une expertise reconnue à l'international en mécanique, en mathématiques appliquées, et en simulation des combustibles nucléaires avec des encadrants au sein du CEA mais également des collaborations académiques externes (CNRS).
[1] P. Wriggers, 'Computational Contact Mechanics', Springer, 2006. doi:10.1007/978-3-540-32609-0.
[2] V. Yastrebov, 'Numerical Methods in Contact Mechanics', ISTE Ltd and John Wiley & Sons, 2013. doi: 10.1002/9781118647974
[3] I. Ramière and T. Helfer, "Iterative residual-based vector methods to accelerate fixed point iterations", Computers & Mathematics with Applications, vol. 70, no. 9, pp. 2210-2226, 2015. doi: 10.1016/j.camwa.2015.08.025.
Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (SIMPMN)
Aix-Marseille Université
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
mathématiques appliquées, mécanique numérique ou Calcul Haute Performance
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
KOLIESNIKOVA Daria < e-mail verwijderd om veiligheidsredenen >
CEA
DES/DEC/SESC/LDOP
CEA Cadarache
Batiment 151
13108 St Paul lez Durance
0442253368
Tuteur / Responsable de thèse
RAMIERE Isabelle < e-mail verwijderd om veiligheidsredenen >
CEA
DES/DEC/SESC/LMCP
CEA Cadarache
DES/IRESNE/DEC/SESC/LMCP
Batiment 151
13108 Saint-Paul-Lez-Durance
04 42 25 30 38
En savoir plus
www.linkedin.com/in/dariakoliesnikova
https://www.cea.fr/energies/iresne/Pages/Ressources/Vid%C3%A9os/Nos%20plateformes%20de%20recherche/Video-PLEIADES.aspx
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Vers une nouvelle approche itérative pour la modélisation efficace du contact mécanique
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Dans le cadre de la modélisation et de la simulation du comportement des combustibles nucléaires des différentes filières de réacteurs, l'Institut de REcherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d'Energie bas carbone (IRESNE) du CEA Cadarache, en partenariat avec différents acteurs industriels et académiques,développe la plateforme logicielle de simulation du comportement des combustibles PLEIADES. Dans ce contexte, l'interaction entre le combustible et sa gaine, 1ère barrière de confinement, est un phénomène indispensable pour la compréhension et la prédiction du comportement des éléments combustibles.
La modélisation et la simulation numérique des phénomènes de contact mécanique constituent un enjeu scientifique et technologique majeur en mécanique des solides, en raison de la complexité intrinsèque du problème, liée à son caractère fortement non linéaire et non régulier.
Pour pallier les limites des approches classiques, telles que la pénalisation ou les multiplicateurs de Lagrange, de nouvelles stratégies de résolution du contact, reposant sur des schémas itératifs de type point fixe, sont actuellement à l'étude au CEA. Ces approches présentent plusieurs atouts : elles évitent la résolution directe de systèmes complexes et mal conditionnés, améliorent significativement l'efficacité numérique, et offrent une très faible sensibilité aux paramètres algorithmiques, ce qui les rend particulièrement adaptées aux environnements de calcul haute performance (HPC).
L'objectif de la thèse est d'étendre ces stratégies à des situations plus complexes et représentatives, en prenant en compte des comportements matériaux non linéaires et en intégrant des lois de contact plus élaborées, telles que le frottement. Selon l'avancement des travaux, la dernière phase portera sur la transposition des développements dans un environnement de calcul haute performance (HPC), en s'appuyant sur un solveur éléments finis parallèle.
Le projet bénéficiera d'une expertise reconnue à l'international en mécanique, en mathématiques appliquées, et en simulation des combustibles nucléaires avec des encadrants au sein du CEA mais également des collaborations académiques externes (CNRS).
[1] P. Wriggers, 'Computational Contact Mechanics', Springer, 2006. doi:10.1007/978-3-540-32609-0.
[2] V. Yastrebov, 'Numerical Methods in Contact Mechanics', ISTE Ltd and John Wiley & Sons, 2013. doi: 10.1002/9781118647974
[3] I. Ramière and T. Helfer, "Iterative residual-based vector methods to accelerate fixed point iterations", Computers & Mathematics with Applications, vol. 70, no. 9, pp. 2210-2226, 2015. doi: 10.1016/j.camwa.2015.08.025.
Université / école doctorale
Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (SIMPMN)
Aix-Marseille Université
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
mathématiques appliquées, mécanique numérique ou Calcul Haute Performance
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
KOLIESNIKOVA Daria < e-mail verwijderd om veiligheidsredenen >
CEA
DES/DEC/SESC/LDOP
CEA Cadarache
Batiment 151
13108 St Paul lez Durance
0442253368
Tuteur / Responsable de thèse
RAMIERE Isabelle < e-mail verwijderd om veiligheidsredenen >
CEA
DES/DEC/SESC/LMCP
CEA Cadarache
DES/IRESNE/DEC/SESC/LMCP
Batiment 151
13108 Saint-Paul-Lez-Durance
04 42 25 30 38
En savoir plus
www.linkedin.com/in/dariakoliesnikova
https://www.cea.fr/energies/iresne/Pages/Ressources/Vid%C3%A9os/Nos%20plateformes%20de%20recherche/Video-PLEIADES.aspx
