Contexte
La corrosion des matériaux métalliques constitue un enjeu majeur pour de nombreuses applications industrielles, notamment dans les secteurs du nucléaire et de l’énergie. Qu’il s’agisse des aciers inoxydables ou des alliages de zirconium, les phénomènes de corrosion reposent sur des mécanismes complexes couplant la diffusion de l’oxygène, les transformations de phase, les contraintes mécaniques et les interactions avec la microstructure du matériau.
La modélisation numérique de ces phénomènes représente un outil essentiel pour comprendre les mécanismes de dégradation et prédire leur évolution. Dans ce contexte, un framework unifié basé sur la méthode des champs de phase est actuellement développé au sein de l’équipe. Cette approche permet de décrire naturellement l’évolution d’interfaces mobiles, telles que les fronts de corrosion, tout en intégrant différents couplages multiphysiques et thermodynamiques.
Le développement s’appuie sur l’environnement open source FEniCSx/DOLFINx, spécialisé dans la résolution numérique de systèmes d’équations aux dérivées partielles par éléments finis.

Objectifs du stage

L’objectif du stage est de contribuer au développement d’un outil de simulation numérique dédié à l’étude des phénomènes de corrosion.
Le stagiaire participera à la fois :

• au développement informatique du framework de calcul ;
• à l’implémentation et à la validation de modèles physiques liés aux mécanismes de corrosion.

Le sujet offre ainsi un équilibre entre calcul scientifique, développement logiciel et modélisation physique.

Travail proposé
Volet 1 : Développement informatique
Le premier axe du stage concerne la conception et l'amélioration du code de calcul.

Les travaux pourront inclure :

• le développement de nouvelles fonctionnalités au sein du framework FEniCSx/DOLFINx ;
• la conception d'architectures logicielles robustes et modulaires ;
• l'amélioration des performances numériques ;
• l'optimisation des temps de calcul et de l'utilisation mémoire ;
• la mise en place d'outils de validation et de vérification des simulations ;
• la documentation et la structuration du code afin de garantir sa pérennité.

Volet 2 : Développement scientifique

Le second axe sera adapté au profil et aux centres d'intérêt du candidat.
Après une étude bibliographique des mécanismes physiques concernés, le stagiaire contribuera au développement d'une ou plusieurs briques de modèle parmi les thématiques suivantes :

• Corrosion sous contrainte des aciers inoxydables:
• Couplage diffusion-mécanique ;
• Influence de la microstructure ;
• Interaction entre front de corrosion et joints de grains.

Oxydation des alliages de zirconium:

• Diffusion de l'oxygène ;
• Effets liés à l'importante dilatation volumique associée à la transformation métal/oxyde.

Corrosion localisée des aciers martensitiques:

• Modélisation des phénomènes électrochimiques ;
• Initiation et propagation de la piqûration

Étudiant(e) en dernière année d'école d'ingénieur ou Master 2 dans l'un des domaines suivants :

• calcul scientifique ;
• mécanique numérique ;
• physique des matériaux ;
• modélisation multiphysique ;
• mathématiques appliquées ;
• informatique scientifique.

Compétences appréciées :

• programmation Python ;
• méthodes numériques et éléments finis ;
• calcul scientifique ;
• analyse et modélisation physique ;
• esprit d'initiative et autonomie.

Des connaissances en mécanique des matériaux, thermodynamique ou électrochimie constituent un atout mais ne sont pas indispensables. La curiosité scientifique et l'envie de développer de nouvelles compétences sont essentielles.