Title: Méthodes éléments finis adaptatifs espace-temps hautes performances pour des simulations de fabrication additives
Date: 2022-02-02 15:59
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Category: job
Authors: Susanne Claus
Email: susanne.claus@onera.fr
Job_Type: Thèse
Tags: these
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Job_Duration:
Job_Website:
Job_Employer: Onera
Expiration_Date: 2022-04-30
Attachment:
Thèse de doctorat: Méthodes éléments finis adaptatifs espace-temps hautes performances pour des simulations de fabrication additives
La fabrication additives (ALM) a progressé rapidement au cours de la dernière décennie et est de plus en plus en important dans l'industrie aérospatiale. Aujourd'hui, de petites quantités de pièces métalliques de formes complexes et hautement adaptées, telles que les aubes de turbines, peuvent être imprimées en 3D à partir de modèles CAO. Cependant, pour obtenir une pièce imprimée proche du modèle CAO, il faut tenir compte de la déformation induite par la chaleur subie par la pièce lors de l'ajout de matière chauffée, puis de son refroidissement. Sinon, la pièce métallique obtenue ne correspond pas à la forme souhaitée et pourrait présenter des défauts et des contraintes résiduelles élevées. Pour obtenir une pièce métallique proche du modèle CAO et avec intégrité structurelle garantie des procédures d’impression et d’essais fastidieuses et coûteuses sont souvent nécessaires.
La simulation numérique peut aider énormément à réduire le nombre de procédures d’essais et d’erreur requises pour prévoir la déformation thermique et les contraintes résiduelles. L'un des plus grands défis du processus de modélisation numérique est que le processus d'impression ALM est multi-échelles dans l'espace et dans le temps. Le matériau chaud est ajouté progressivement à de très petites surfaces par rapport à la taille totale de la partie imprimée. Par conséquent, des maillages adaptatifs espace-temps sont nécessaires pour résoudre ce processus. Un maillage très fin est nécessaire autour de la zone en mouvement où du matériau est ajouté et des mailles grossières sont nécessaires loin de ces zones. Mais même en adaptant au mieux les échelles en espace et en temps, la durée des procédés à simuler conduirait à des temps de calcul prohibitifs si les méthodes ne sont pas parallélisées efficacement.
Dans cette thèse, nous explorerons des modèles d'éléments finis adaptatifs spatio-temporels en utilisant des stratégies de maillage multi résolution pour surmonter ce défi. Le processus ALM sera modélisé en supposant un modèle d'élasticité du matériau couplé à une EDP parabolique pour la température. Nous allons utiliser un patch de maillage fin avec des pas de temps fins dans les régions d’intérêt en évolution recouvrant un maillage grossier avec un pas de temps grossier pour le reste du domaine.Le but de cette thèse est de développer un algorithme espace-temps parallèle efficace pour la fabrication additive.
Profil et compétences recherchées
Master 2 en Mathématiques appliquées ou en mécanique numérique, programmation python/C++