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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Modélisation du dépôt d’énergie laser dans une céramique


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le CESTA, un des centres de la DAM, rassemble près de 1000 salariés dans un centre de 700 hectares au cœur de la Nouvelle Aquitaine, au sud de la Gironde entre Bordeaux et Arcachon.

Directement pour les produits dont la DAM a la responsabilité, le CESTA assure la conception avec des méthodes de conception collaborative intégrée. Le CESTA assure également la démonstration des performances dans une démarche duale essais/modélisation mettant en œuvre un parc exceptionnel de moyens d'essais, de la modélisation physique de haut niveau et des calculateurs parmi les plus puissants au monde.

Sur le CESTA est implanté le plus grand laser d'Europe, le Laser Mégajoule LMJ, très grand instrument de recherche qui permet de chauffer la matière jusqu'aux conditions extrêmes que l'on retrouve lors du fonctionnement des armes ou au cœur des étoiles. Pour cela, le CESTA accueille une expertise reconnue mondialement, en conception laser, en technologie des composants optiques, en informatique industrielle…

Les travaux du CESTA offrent en outre l'opportunité de collaboration avec les industriels et les laboratoires de recherche, en France et à l'international.  

Référence

2021-18496-S0313  

Description du poste

Domaine

Matériaux, physique du solide

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Modélisation du dépôt d’énergie laser dans une céramique

Sujet de stage

Modélisation du dépôt d’énergie laser dans une céramique

Durée du contrat (en mois)

5 mois

Description de l'offre

Un des sujets d’étude du Centre d'Etudes Scientifiques et Techniques d'Aquitaine (CEA-CESTA) concerne l’endommagement mécanique des matériaux céramiques induit par des impacts de micro-débris ou lors d'irradiations laser. L’énergie déposée à la surface du matériau génère une onde de choc hydrodynamique pouvant engendrer des niveaux de contraintes mécaniques supérieurs au seuil de rupture du matériau. Afin de comprendre les mécanismes mis en jeu et améliorer la résistance des matériaux à ces sollicitations, une stratégie de modélisation et de caractérisation expérimentale du choc est en cours de développement. Le système Visar permet de mesurer la vitesse du choc en face arrière de la cible, qui peut être simulée avec un code hydrodynamique si le dépôt d’énergie en face avant est connu. Dans les expériences laser, une couche d’aluminium, dont l’absorption est relativement bien connue, est souvent déposée à la surface de la cible. Cette approche permet de définir le choc induit à la surface, de simuler sa propagation dans le matériau jusqu’à la face arrière, et finalement de comparer les résultats de simulation aux mesures expérimentales. Au-delà d’évaluer la résistance du matériau, cette comparaison permet de construire son équation d’état et de déterminer des constantes mécaniques. Cependant, dans certaines conditions, cette couche d’aluminium peut modifier la réponse du matériau pur et donner lieu à des conclusions erronées.
L’objectif du stage est de développer une stratégie de modélisation où on s’affranchira de cette couche d’aluminium. Le dépôt d’énergie laser dans un matériau diélectrique (ZrO2 ou SiO2) devra ainsi être évalué. Le stage consistera à développer un modèle pour ce dépôt d’énergie, de l’introduire dans un code hydrodynamique à une dimension d’espace, d’effectuer les simulations associées, et de comparer les résultats à des mesures expérimentales.

Le modèle de dépôt d’énergie laser sera établi sur la base d’une approche d’ores et déjà développée dans le laboratoire. L’absorption repose sur un modèle de Drude où la densité d’électrons libres et la fréquence de collision des électrons sont évaluées par des calculs quantiques. Le(La) stagiaire devra revisiter cette approche et la modifier afin de la coupler à l’hydrodynamique, qui implique notamment des variations de densité de la matière. Le(La) stagiaire introduira ensuite ce modèle d’absorption dans le code hydrodynamique via la variable thermodynamique d’énergie interne. Le code sera ensuite validé en comparant ses prédictions à des cas de référence. Sur cette base, des études seront menées. Dans un premier temps, la vitesse du choc en face arrière du matériau sera étudiée en fonction de l’énergie laser incidente. Des comparaisons au cas avec couche d’aluminium seront effectuées. Enfin, le(la) stagiaire comparera ses résultats de simulation à des mesures de vitesse obtenue avec un Visar.

Profil du candidat

Fortran
Bac+5

Localisation du poste

Site

Cesta

Localisation du poste

France, Nouvelle-Aquitaine, Gironde (33)

Ville

Le Barp