Contexte : 

La protection des installations nucléaires face aux risques naturels constitue un enjeu majeur de sûreté. Parmi ces risques, le séisme est particulièrement dimensionnant pour les équipements de la chaudière, dont le comportement doit être justifié. Pour cela, des modèles éléments finis des composants sont développés afin d’analyser la réponse dynamique de la chaudière nucléaire soumise à des sollicitations extrêmes. Les progrès récents en capacités de calcul permettent aujourd’hui des représentations toujours plus fines des structures, et nourrissent une importante activité de recherche dédiée à l’amélioration des modèles numériques et des méthodes de calcul en dynamique.

Objectifs

Cette proposition de stage fait écho à l’émergence de difficultés récurrentes dans la réalisation de calculs dynamiques implicites à partir de modèles éléments finis intégrant des non-linéarités de type contact nœud à nœud. Ce type de modélisation non-linéaire permet la prise en compte des phénomènes d’impact pouvant avoir lieu aux interfaces du composant pendant un séisme.
Deux premiers stages ont déjà été réalisés sur ce sujet. Le premier a étudié théoriquement un oscillateur à un degré de liberté avec non-linéarités de contact, au travers d’analyses harmoniques et d’une première extension au comportement sismique. Le second a développé un outil prédictif par réseau de neurones, capable d’estimer l’effort de contact maximal et sa variabilité. Ces travaux ont ainsi permis à la fois de mieux caractériser les phénomènes physiques et numériques propres aux structures fortement non-linéaires, et de montrer la faisabilité d’une approche IA pour prédire leur réponse sismique.
Dans la continuité de ces travaux, l’objectif du présent stage est de développer une méthodologie générale permettant de prédire le comportement dynamique de plusieurs familles de structures typiques et problématiques en séisme, telles que le glissement et basculement, le décollement et la retombée ou encore le « rocking » des blocs rigides.
Pour mener votre mission, vous intégrerez une équipe spécialisée dans l’analyse dynamique des structures. Les investigations porteront sur des modèles simplifiés. Le stage s’organisera en deux temps.
Dans un premier temps, les équations des systèmes mécaniques correspondants seront adimensionnées puis résolues par des schémas numériques non linéaires (Python) afin de constituer une base de données riche de réponses dynamiques.
Dans un second temps, cette base de données sera ensuite utilisée pour l’entraînement d’un modèle d’intelligence artificielle, basé sur des réseaux de neurones, capable de fournir rapidement et de manière fiable une prédiction du comportement de ces structures soumises aux séismes.
A terme, le stage vise ainsi à proposer un outil prédictif permettant d’anticiper les efforts et déplacements maximaux de diverses structures non fixées lors de séismes, tout en intégrant la variabilité due aux excitations sismiques.

Vous préparez un diplôme de niveau Bac+5 en école d’ingénieurs ou à l’université, avec une spécialisation en mécanique des structures.

Compétences requises :

• Solides connaissances en dynamique des structures, analyse numérique des problèmes non-linéaires et simulation par éléments finis.
• Maîtrise de la programmation scientifique (Python, Bash Linux).
• Intérêt marqué pour les enjeux techniques liés à la modélisation mécanique.
• Dynamisme, rigueur, autonomie et aptitude au travail en équipe.
• Capacité à suivre les directives de votre tuteur tout en apportant vos propres idées.
• Aisance en anglais technique.

Atouts supplémentaires :

• Connaissance des phénomènes liés à la dynamique du contact.
• Première expérience avec ANSYS APDL.
• Bases sur l’utilisation de solveurs explicites (notamment EUROPLEXUS).
• Notions sur le fonctionnement général des chaudières nucléaires.
• Intérêt particulier pour la filière nucléaire.