Développement d’une approche de corrélation d’images multiéchelle et multivue pour le suivi d’essais dynamiques à grande-échelle
Les données expérimentales obtenues sur des spécimens à grande échelle jouent un rôle important pour l’étude de l’intégrité des structures. Les interprétations fines de ces essais nécessitent une instrumentation poussée des maquettes. En plus des systèmes d'acquisition de données classiques, les techniques de corrélation d'images numériques (CIN) permettent de mesurer les champs de déplacement et d'extraire des quantités d'intérêt (par exemple, champ d’endommagement). L’objectif de ce projet de recherche post-doctoral est de développer une technique de corrélation d’images numériques multivue et multiéchelle (CI2M) pour le suivi des essais dynamique à grande-échelle. La technique de recalage de modèles par éléments finis (FEMU) sera utilisée pour identifier les phénomènes non linéaires dans la zone de process autour des fissures. La FEMU sera couplée aux analyses de CI2M, ce qui permet également de mesurer les conditions aux limites. L'utilisation des techniques de CIN pour calculer les champs d'accélération sera également étudiée. Un cadre numérique sera proposé pour effectuer une analyse modale basée sur des champs calculés. Le comportement dynamique des poteaux en béton armé sera étudié comme cas d’application. Une série d’essais virtuels sera réalisée à l’aide du logiciel de modélisation et de création 3D Blender, ainsi que par des calculs aux éléments finis avec le logiciel Cast3M. Ce travail permettra, d’une part, de valider certains développements et, d’autre part, de préparer une campagne expérimentale qui sera menée au cours de l’année 2026 au laboratoire EMSI. A terme, ces outils pourront être intégrés dans une procédure de dialogue essais / calculs en apportant des information précises sur les propriétés mécaniques des éléments structuraux et leur évolution (p.ex., endommagement) induite par des chargements sismiques.
Définition et mise en œuvre de métriques pour la mesure de l’obsolescence logicielle
L'impact environnemental du numérique est devenu une préoccupation majeure, avec une empreinte environnementale (notamment carbone) mesurable et croissante. Une part importante de cet impact provient de la fabrication des équipements, souvent renouvelés prématurément, en partie à cause de l'obsolescence induite par le logiciel. « Les programmes ralentissent plus vite que le matériel s’améliore » est la formulation de la loi de N. Wirth. Tout utilisateur d’ordinateur ou de téléphone intelligent en a l’expérience lors des multiples mises à jour logicielles, jusqu’à ce que le l’ordinateur ou le téléphone ne supporte plus les besoins des applications.
Malheureusement cette loi n’a jamais été formalisée ni mesurée expérimentalement ; c’est l’objectif de ce projet.
Plus précisément l’objectif est de se doter de métriques sur l’évolution de la complexité opérationnelle des logiciels à travers leurs différentes versions. Ces métriques pourront ensuite être utilisées dans les ateliers logiciels et éventuellement permettre de répondre à des besoins normatif : « mon logiciel ne doit pas prendre plus de 7% de complexité par an » afin d’augmenter la durée de vie du matériel qui représente la majeure partie de l’empreinte environnementale du numérique.
En pratique il s’agira de mettre au point une méthologie sur des outils de complexité croissantes en utilisant des sénarios d’usage pour mesurer la complexité opérationnelle.
Cette méthode sera à appliquer sur un ou plusieurs cas d’usage tels qu’un scénario de traitement de texte open source (LibreOffice) ainsi qu’un scénario Web.
Analyse du potentiel des petits réacteurs modulaires dans les systèmes énergétiques locaux bas-carbone
Les petits réacteurs modulaires (SMR) offrent la possibilité de relever divers défis énergétiques et environnementaux, au-delà de la simple production d'électricité. À l'échelle locale ou régionale, les SMR peuvent être pleinement intégrés à des systèmes énergétiques hybrides innovants, incluant les énergies renouvelables variables et l'énergie nucléaire, sous forme d'électricité, de chaleur, d'hydrogène, de systèmes de stockage d'énergie, de réseaux de chaleur et de réseaux électriques. Ces systèmes intégrés sont actuellement en cours de développement. Le projet Euratom TANDEM, coordonné par le CEA, a développé entre 2022 et 2025 des outils et des méthodologies pour étudier l'intégration des SMR au sein de systèmes énergétiques hybrides et les a mis en œuvre dans des cas d'usage illustratifs.
L'institut de recherche et développement IRESNE du CEA Cadarache propose de poursuivre les travaux initiés dans le cadre du projet TANDEM sous la forme d'un postdoctorat portant sur l'analyse de cas d'usage plus complexes. Le postdoctorant participera à une collaboration internationale visant à définir un cas d'usage fondé sur des projections de besoins énergétiques d'un grand port d'Europe de l'Est et à proposer des systèmes énergétiques bas carbone intégrant des SMR. À cette fin, ces systèmes seront conçus par une approche d’optimisation technico-économique, tenant compte de l’impact environnemental, à l'aide du logiciel Cairn développé par le CEA. Leurs performances seront ensuite évaluées grâce à des simulateurs développés avec la bibliothèque TANDEM, basée sur Modelica.
Pour les besoins propres au CEA, le postdoctorant pourra également travailler à la définition et à l'analyse d'autres cas d'usage pertinents, tels que l'approvisionnement énergétique d'une île des territoires français d'outre-mer.
Ce travail sera mené en collaboration entre les concepteurs de systèmes énergétiques bas carbone de l'IRESNE et les développeurs de Cairn de l'institut CEA/LITEN.
Modélisation globale des systèmes électriques sous contraintes de limites planétaires et sociales
Le projet EQUALS (EQUitable Allocation of Low-carbon Electricity Sources in a Changing and Resource-limited World) aborde le défi de la transition des énergies fossiles vers des énergies bas-carbone, sous contrainte des limites planétaires et sociales. Si l’électrification rapide des usages est un levier majeur face au changement climatique, elle se heurte à la disponibilité limitée des ressources naturelles, aux budgets carbone et aux spécificités territoriales. EQUALS évalue la faisabilité de satisfaire les besoins énergétiques mondiaux au sein de ces limites, en traitant l'énergie comme un commun.
Basé au CEA Liten à Grenoble, ce postdoctorat de 18 mois pose les bases méthodologiques du projet. La mission se concentre sur la génération de séries temporelles horaires de demande d’électricité à l’échelle nationale. Ce travail implique la reconstruction de profils de consommation intégrant la thermosensibilité (chauffage et froid), les trajectoires socio-économiques de développement et l’électrification des usages finaux. En parallèle, des profils de production EnRi (renouvelable intermittente) seront générés pour quantifier la disponibilité des ressources à travers le monde.
Ces données alimenteront un modèle d'optimisation global afin d'identifier des trajectoires de transition minimisant le recours aux énergies fossiles, dans le respect des planchers sociaux et des plafonds planétaires. Le ou la candidat.e intégrera l'équipe interdisciplinaire EQUALS et collaborera avec un réseau d'experts en modélisation, géographie, écologie industrielle et climat. Ce poste offre un cadre de recherche stimulant au sein de l'écosystème grenoblois, faisant le pont entre l'ingénierie technique et les sciences de la durabilité.
Propriétés thermiques de structures 3D en nitrure d'Aluminium dédiées au packaging électronique
Le postdoc de 12 mois s'inscrit dans le projet global 3DNAMIC, financé par la région Occitanie et associant la plateforme Matériaux du département DRTDOCC et le laboratoire Laplace. Une thèse a démarrée en décembre 2024 visant "l'Etude et la caractérisation des céramiques 3D en nitrure d'aluminium pour le packaging et la gestion thermiques de composants électroniques.".
Le postdoc doit débuter en septembre 2026 avec comme objectifs principaux:
Objectif 1 : Réaliser une analyse comparative des propriétés thermiques des céramiques produites par des éléments AF et sur des structures modèles à l'aide de différents matériaux disponibles dans la plateforme matériaux du CEA.
Objectif 2: Proposer, qualifier et valider, numériquement puis expérimentalement, des structures de dissipation thermique pour les céramiques obtenues par FA dans le cadre du projet 3DNAMIC.
Intégration de répliques CRDT dynamiques
Les cadres de modélisation existants présentent des capacités de collaboration limitées. La collaboration au niveau du modèle est une fonctionnalité essentielle. Or, la plupart des solutions reposent principalement sur des bases de données centralisées et hébergées dans le cloud. Si ces solutions facilitent la collaboration entre partenaires connectés grâce à des techniques de contrôle de la concurrence ou à une politique de « dernier contributeur », elles ne prennent pas en charge les scénarios de collaboration hors ligne, pourtant indispensables à la conception de logiciels privilégiant le local. Cette situation engendre un compromis important : utiliser des solutions cloud et sacrifier le contrôle de la propriété des données, ou opter pour des instances séparées sans capacités de collaboration.
L’objectif de ce projet postdoctoral est de contribuer à l’amélioration d’un cadre d’ingénierie système basé sur les modèles (MBSE) existants, en privilégiant le local et en s’appuyant sur des types de données répliquées sans conflit (CRDT) spécialisés. Le but est de permettre la collaboration en temps réel grâce à des CRDT spécifiques à la modélisation. L’approche proposée consiste à étendre une couche de communication intermédiaire, utilisant des CRDT, afin de synchroniser de manière transparente des modèles d’ingénierie distribués et fonctionnant hors ligne.
Le chercheur postdoctoral réalisera une revue de la littérature sur les approches de communication et d'appartenance à un groupe dans les environnements P2P. Un aspect majeur à prendre en compte est l'entrée et la sortie des membres d'un groupe, afin que l'état CRDT reste toujours cohérent. Les composants seront intégrés à notre cadre de modélisation CRDT.
Développement d’une sonde de caractérisation matériaux à jet électromagnétique
Le sujet se situe dans le cadre de contrôle non destructif des propriétés électromagnétiques de matériaux.
On souhaite faire évoluer un dispositif expérimental existant dont le principe repose sur l’utilisation d’une sonde radiofréquence qui permet d’extraire du coefficient de réflexion mesuré la perméabilité magnétique du matériau recouvrant un objet. La résolution du problème direct à partir de simulations numériques permet d'établir des abaques qui sont exploitées pour résoudre le problème inverse. La sensibilité aux propriétés du matériau, la résolution spatiale et les incertitudes de mesures du dispositif actuel sont limitées par l’antenne. De récentes études ont démontré l’intérêt de l’utilisation d’une sonde à base de jet électromagnétique pour la caractérisation avec une résolution sub-longueur d’onde. Sur la base de ces travaux, l'objectif est de concevoir et réaliser une nouvelle sonde, répondant aux contraintes de performances recherchées. Le/la candidate sera chargé/e des travaux de conception et de simulation puis du suivi de la réalisation des prototypes. Il/elle sera également en charge des campagnes d’essai de ces prototypes sur des objets de référence pour démontrer l’apport par rapport à la solution actuelle. La nouvelle sonde sera ensuite à intégrer dans le moyen et le processus de mesure actuel.
Le déroulement du post-doctorat suivra trois principales étapes. La première consistera à étudier le principe d'antenne à jet électromagnétique et à proposer un concept de sonde adapté au moyen de mesure. Des logiciels de simulations commerciaux seront exploités pour la conception, puis des codes internes pour la validation du prototype retenu. Dans un deuxième temps, la fabrication du prototype sera à suivre puis des essais avec des échantillons de référence permettront de valider le concept. Enfin, l'intégration de la sonde sur le banc et dans la chaine de calcul et d'extraction sera à réaliser.
Etude thermodynamique de matériaux photoactifs pour les cellules solaires
Le développement de la production d'énergie électrique par la voie solaire photovoltaïque nécessite la mise au point de nouveaux matériaux pour la conversion du rayonnement solaire en paires électrons-trous. Les pérovskites hybrides organiques-inorganiques (HOIP), de type CsPbI3 avec des substitutions notamment de Cs par des ions formamidinium (FA) et/ou méthylammonium (MA) sont apparues comme des matériaux très prometteurs en termes de performances et de fabrication. Les substitutions de Cs par des éléments comme Rb, de Pb par Sn et I par Br sont également évoquées pour améliorer la stabilité ou les performances. La synthèse et l’optimisation de la composition de couches de tels matériaux nécessitent une meilleure connaissance de leurs propriétés thermodynamiques d'équilibre et de leur stabilité. L'objectif est de construire un modèle thermodynamique du système Cs-Rb-FA-Pb-Sn-I-Br. Le projet a débuté par le ternaire Cs-Pb-I qui a donné lieu à un article [1]. L'étape suivante portera sur le système ternaire Cs-Pb-Br puis sur le quaternaire Cs-Pb-I-Br. La démarche utilise la méthode CALPHAD, centrée sur la construction d'une base de données et d'une formulation analytique de l’énergie de Gibbs des phases, capable de reproduire les données thermodynamiques et de diagramme de phase. Une revue critique des données de la littérature permet d'initialiser cette base de données et d’évaluer les données manquantes qui sont ensuite acquises par des expériences et par des calculs de DFT.
Suivi in situ 4D de l'évolution microstructurale dans des simulations atomistiques
Les progrès exponentiels du calcul haute performance ont permis le développement de simulations atomistiques à très grande échelle, capables de modéliser des systèmes contenant des milliards, voire des milliers de milliards d’atomes. Cependant, ces simulations génèrent des volumes de données colossaux, rendant le stockage et le post-traitement classiques de plus en plus coûteux et limitants. L’analyse in situ, réalisée directement pendant la simulation, apparaît alors comme une solution essentielle pour réduire le volume de données enregistrées, en ne conservant que l’information pertinente.
Dans ce contexte, le suivi 4D (espace et temps) de l’évolution microstructurale des matériaux soumis à des conditions extrêmes constitue un enjeu scientifique majeur. Les simulations atomistiques offrent une résolution spatiale permettant l’observation détaillée des défauts cristallins tels que les dislocations, le maclage, les lacunes et les pores, qui jouent un rôle clé dans les transformations de phase, la plasticité, la fusion/solidification et l’endommagement des matériaux. Le suivi temporel de ces structures permet d’analyser leurs mécanismes de formation, d’évolution et d’interaction, ainsi que leurs corrélations spatiales et temporelles.
Ce travail s’appuie sur la plateforme de calcul exaNBody et sur une méthode de clustering in situ développée dans le code ExaStamp, basée sur la projection des données atomiques sur une grille eulérienne 3D et leur traitement en temps réel. L’objectif est d’étendre cette approche à une dimension temporelle complète afin de suivre l’évolution des clusters en 4D. Cette extension permettra une analyse dynamique par graphes, offrant un accès aux propriétés temporelles des structures, à leurs trajectoires et à leurs comportements collectifs. À terme, ces avancées contribueront à améliorer la compréhension des mécanismes microscopiques hors équilibre et à développer des modèles prédictifs plus précis en science des matériaux.
Algorithmes robustes de continuation pour la simulation par éléments finis de la fissuration dans des milieux hétérogènes complexes : application aux structures en béton armé
Les procédures de "path-following" (ou de continuation) sont utilisées pour décrire les réponses instables de structures présentant des phénomènes de snap-back ou snap-through. Ces méthodes consistent à adapter la charge externe au cours de la déformation afin de satisfaire une contrainte de pilotage, en introduisant une inconnue supplémentaire, le multiplicateur de charge. Plusieurs variantes existent selon la grandeur pilotée : combinaisons de degrés de liberté, mesures de déformation ou variables liées à la dissipation d’énergie.
En plus du suivi de réponses instables, un intérêt majeur de ces approches réside dans l’amélioration de la convergence des solveurs incrémentaux de type Newton, en réduisant le nombre d’itérations nécessaires. Ce gain compense souvent le coût supplémentaire lié à l’algorithme de continuation. Certaines formulations se sont révélées efficaces et simples à implémenter.
Cependant, aucun critère objectif ne permet encore de choisir la plus adaptée à la simulation de structures en béton armé, où coexistent plusieurs mécanismes de dissipation et une forte variabilité spatiale des propriétés du matériau.
Le travail postdoctoral proposé visera à développer des algorithmes de "path-following" robustes pour ces structures, à partir des recherches antérieures menées au CEA. Il comprendra une analyse critique des formulations existantes, une évaluation de leurs performances (solveurs monolithiques ou partitionnés), puis leur implémentation. Enfin, des cas tests représentatifs de structures industrielles seront simulés afin d’évaluer le gain en robustesse et en coût de calcul par rapport aux solveurs classiques.