Post-Doc CEA Bordeaux : Etude de l’interaction d’un faisceau d’électrons dans un gaz avec le code CALDER et analyse des phénomènes physiques associés.

Contexte :

Le faisceau d’électrons délivré par le générateur CESAR du CESTA permet d’étudier des matériaux soumis à des dépôts brefs et intenses d’énergie. Afin d’analyser correctement les résultats de ces expériences, il faut connaitre le plus précisément possible les caractéristiques des électrons quand ils impactent le matériau considéré. Plusieurs diagnostics permettent de connaitre ceux-ci mais les calculs et simulations actuels ne permettent pas de prédire correctement le transport du faisceau depuis sa production dans une diode sous vide jusqu’à la cible placée dans du gaz à pression donnée. En effet, lors de sa propagation dans le gaz, le faisceau ionise celui-ci. Or, certaines caractéristiques du plasma créé par l’interaction du faisceau d’électrons avec le gaz (taux d’ionisation, conductivité …) ont un effet de premier ordre sur le transport de ce faisceau jusqu’à la cible (courant de retour, instabilités…).

Sous vide, les codes Particle-In-Cell (PIC) commerciaux classiques sont prédictifs mais, en présence d’un gaz, dans les conditions correspondant à nos applications, la physique du transport devient complexe et n’est pas correctement traitée par ces outils, notamment parce qu’un trop grand nombre de particules doit être géré (électrons primaires et espèces secondaires dues à l’ionisation du gaz). En revanche, le code PIC CALDER, développé à la DAM, est adapté aux supercalculteurs actuels et représente un outil irremplaçable pour l’étude des divers phénomènes intervenant dans la propagation du faisceau dans le gaz.

Ainsi, dans le cadre de ces études, les travaux sont menés à la fois :

  • sur le plan expérimental, avec des expériences dédiées sur CESAR ;
  • sur le plan de la simulation numérique PIC, avec le code CALDER ;
  • sur le plan de la modélisation physique, avec des outils dédiés, pour analyser les résultats expérimentaux et numériques, et en identifier les mécanismes principaux.

Parallèlement, un programme de collaboration « basic science » a été engagé sur ce thème avec Sandia National Laboratories (SNL), qui vise à échanger des résultats expérimentaux mais aussi d’effectuer des simulations numériques.

Sujet du stage post-doctoral :

Le code CALDER est pour l’instant écrit en géométrie 2D-plan ou 3D, mais pas en géométrie axisymétrique, qui correspondrait aux expériences CESAR. Néanmoins, les simulations 2D plan mettent en jeu une physique réaliste avec un coût calcul raisonnable. La prise en main et l’utilisation de ce code constituera donc une première partie de ce stage post-doctoral. Avec l’aide des experts du CESTA et de la DIF, le stagiaire étudiera et simulera d’abord des cas physiques simples, théoriquement connus. Ensuite, les effets plus complexes seront traités comme, par exemple, ceux associés à la présence d’un champ magnétique externe.

La deuxième part importante de ce stage post-doctoral sera d’interpréter les résultats de ces simulations. L’objectif sera ici d’identifier les mécanismes prépondérants et de parvenir à les modéliser d’une façon simplifiée mais réaliste pour faire le lien avec les données expérimentales accessibles.

Signalons enfin que ces travaux s’intégreront dans les échanges avec le SNL et seront ouverts à la publication.

Jacques.gardelle(at)cea.fr

Pierre.grua(at)cea.fr

David.hebert(at)cea.fr

Offre Pos-Doc à ISL : Modélisation du comportement mécanique dynamique de matériaux métalliques


L’institut :
L’Institut franco-allemand de recherches de Saint-Louis est un établissement binational exploité en commun par la République Fédérale d’Allemagne et la République Française sur la base d’une Convention signée en 1958. Les orientations de l’ISL sont définies par les ministères de tutelles : la DGA pour le Ministère de la Défense en France et le BAAINBw pour le Bundesministerium der Verteidigung en Allemagne. La mission de l’ISL est d’apporter des innovations technologiques aux forces de défense et de sécurité. Les recherches s’effectuent dans des disciplines multiples et à des niveaux de maturité variant entre la recherche fondamentale et le développement de prototypes préindustriels, intégrables dans des équipements opérationnels (TRL de 1 à 6).
Contexte :
Dans le cadre de ses activités dans le domaine des matériaux, l’Institut Franco-Allemand de Recherches de Saint-Louis s’intéresse à leur comportement mécanique dynamique notamment pour des applications structurales ou de protection. Les besoins actuels en conception et optimisation de structures complexes soumises à des sollicitations extrêmes conduisent au développement de modèles numériques de plus en plus précis. Cette modélisation offre la possibilité d’évaluer les performances de ces structures en minimisant le nombre d’essais expérimentaux. Outre les considérations purement numériques, le point le plus important permettant d’obtenir une simulation fiable est la modélisation du comportement du matériau (déformation et rupture) à des hautes vitesses de déformation et pour des états complexes de contraintes. Une description précise de ce comportement est essentielle pour atteindre une description fine des mécanismes mis en jeu.
Avant de pouvoir évaluer les performances mécaniques d’une structure complexe, il est nécessaire d’étudier chacun des matériaux qui la composent. Ainsi, le travail proposé se focalisera plus particulièrement sur l’étude de la réponse mécanique dynamique de tôles métalliques soumises à des impacts de munitions de petits et moyens calibres. L’objectif est d’identifier des modèles appropriés de matériaux capables de tenir compte de l’évolution de l’état de contraintes dans des conditions fortement dynamiques.

Missions :

Pour cela, le candidat abordera les points suivants :

– Simulation numérique des essais dynamiques et balistiques réalisés. Validation de la

– modélisation des matériaux en comparant résultats numériques et expérimentaux.

– Contribution à l’étude expérimentale du comportement et plus particulièrement de la rupture des matériaux, avec étude de la sensibilité à la température, vitesse de déformation (au travers d’essais quasi-statiques et dynamiques sur barres de Hopkinson), état de contraintes.

– Contribution à l’identification de lois de comportement et de critères de rupture adaptés aux sollicitations considérées. Détermination des paramètres de ces lois avec analyse numérique inverse si besoin.

– Valorisation des résultats. Rédaction d’articles, communications dans des conférences.

Qualifications requises

Qualifications requises

  • Diplôme d’ingénieur ou Master en mécanique des matériaux
  • Solides compétences en modélisation par éléments finis (ABAQUS/Explicit, LS-Dyna)
  • Intérêt et compétences en programmation (scripts, Fortran, Python, Matlab, etc.)
  • Caractérisation mécanique des matériaux à hautes vitesses de déformation
  • Langue : Français courant, Anglais courant, Allemand (facultatif)
  • Intérêt pour le travail dans un contexte multinational
  • Curiosité, dynamisme, facilité de communication, esprit d’initiative, autonomie
  • Durée du contrat : 24 mois avec embauche dès que possible
  • Contact : envoyer CV et lettre de motivation à mecaamt@isl.eu

WorkShop – Diag X pour matériaux en conditions extrêmes – 11-12 Mars 2019 – ENSAM Campus Paris

Les GDRs ACO-CHOCOLAS, LEPICE-HDE et GDRi-X-FEL organisent un workshop sur les diagnostics X in-situ associés à la matière en conditions extrêmes. Ce workshop s’organisera autour d’exposés approfondis et généralistes sur les grandes applications et sources X puis de tables rondes sur les futurs besoins et moyens des communautés. On peut espérer aussi voir émerger de nouvelles collaborations. Plusieurs orateurs ont déjà confirmé leur participation :

  1. F. Dorchies (CELIA) – Matière Hors équilibre
  2. A. Benuzzi-Mounaix (LULI) – Matière sous haute pression
  3. M. Cammarata (IPR) – Diagnostic X sur les installations X-FEL
  4. S. Merkel (UMET) – Diagnostics X en géoscience…
  5. R. Clady (LP3: « Sources X K-alpha impulsionnelles induites par laser Ti:Sa TW pour l’analyse résolue en temps de matériaux solides sous excitation laser »

Ce workshop se déroulera salle des conseils sur le campus de l’ENSAM à Paris. Pour faciliter, l’organisation de ces journées merci de compléter le formulaire d’inscription (Journées gratuites).

Contacts :

laurent.berthe(at)ensam.eu,

marion.harmand(at)upmc.fr,

stefan.hueller(at)polytechnique.edu

Take the date : 18-20 septembre 2019 – 6ieme Journées VH : back to Le Barp!

Les 6ième journées VH sont lancées! Ce rendez vous est devenu incontournable pour notre communauté. Nous pourrions croire que le sujet se serait épuisé après tant d’éditions! Pourtant, de nouveaux développements technologiques sont apparus et de nouvelles expériences inédites ont été réalisées. Ces journées sont organisées par les collègues du CEA du Cesta. Prenez-date et tenez vous près à soumettre votre contribution.

Forum ILP : 13-18 octobre 2019 – Villa Clythia – Frejus – Prenez date!!

Chers collègues,

Après le succès du Forum  2018 à Oléron, les trois Groupements de Recherche GDR LEPICE-HDE, GDR ACO-CHOCOLAS et GDR UP avec le soutien du CNRS et du CEA, organisent la saison 2 à Fréjus!

Il rassemblera les membres de la communauté scientifique correspondant au domaine lasers et matière. Le Forum couvre tout ce qui concerne le développement et l’utilisation des lasers de puissance, et aussi bien les thèmes associés aux impulsions « nanosecondes », comme les chocs par laser, les applications à la géophysique et à l’astrophysique, la fusion inertielle, l’interaction laser-cible à bas flux, que les thèmes associés aux impulsions ultra-courtes et ultra-intenses (accélération laser de particules,  allumage rapide, sources X, etc.), en incluant la physique atomique des plasmas denses et la physique nucléaire des plasmas. Ce Forum sera l’occasion d’échanges, par poster ou exposé, sur ces thématiques entre doctorants (vivement encouragés à y participer), chercheurs et ingénieurs. Cette année il est organisé par Didier Loison et l’IPR (Rennes).

Prenez date et à bientôt pour d’autres informations!

Contacts : 

didier.loison (arobase) univ-rennes1.fr

stefan.hueller (arobase) cpht.polytechnique.fr

laurent.berthe(arobase) ensam.eu