Solveur Intégrodifférentiel HPC Parallèle pour la Dynamique des Dislocations H/F

Informations générales

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités

• La coopération

• La curiosité

Référence

Description de l'unité

Le Service d'Etudes et de Simulation du comportement des Combustibles (SESC) conçoit, développe et qualifie les combustibles nucléaires (élément combustible et assemblage) constituant le cœur des réacteurs. Il synthétise et intègre les connaissances acquises sur les combustibles de l'amont (fabrication), au comportement sous irradiation et à l'aval du cycle (entreposage). Il a en charge le développement de la plateforme logiciel PLEIADES de simulation des combustibles et des bases de données associées. Il est composé d'environ 80 permanents (essentiellement des ingénieurs) et d'une trentaine de doctorants et salariés en CDD.
Le Laboratoire des Méthodes numériques et des Composants Physiques de PLEIADES (LMCP) développe les modèles physiques, les méthodes numériques, et les composants nécessaires aux outils de calculs de la plateforme PLEIADES, pour traiter les comportements multiphysiques et multiéchelles des combustibles. Le laboratoire développe, valide et intègre les modèles physiques et lois de comportement dans les composants en y associant la démarche d'assurance qualité nécessaire. Il simule, dimensionne et interprète, avec les composants, des expériences analytiques en liaison avec les laboratoires réalisant les expérimentations.

Domaine

Mathématiques, information  scientifique, logiciel

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Solveur Intégrodifférentiel HPC Parallèle pour la Dynamique des Dislocations H/F

Sujet de stage

Sur la base algorithmique développée dans la Ref [1], commencer l'implémentation d'un solveur HPC (Calcul Haute Performance) parallélisé en espace et en temps, avec mémoire distribuée. Cette étape constitue le premier jalon de la thèse qui va suivre.

[1] Pellegrini, Josien, Shock-driven motion and self-organization of dislocations in the dynamical Peierls model, Phys. Rev. B 108,

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

Contexte : La compréhension du comportement des métaux à forts taux de déformation [4] (entre 104 et 108 s-1) représente un défi scientifique et technologique considérable. Leur déformation irréversible (plastique) est due à la présence de défauts linéaires d'alignement cristallin : les dislocations, qui interagissent via le champ élastique à longue portée et par interactions de contact.
Actuellement, le comportement des métaux aux taux de déformation les plus hauts ne sont accessibles expérimentalement que par choc laser. D'où la nécessité d'un outil de simulation. Deux grands types d'approches sont possibles à l'échelle mésoscopique d'un ensemble de dislocations : la dynamique moléculaire, et les simulations élastodynamiques. Cette thèse s'inscrit dans le second type d'approche, capitalisant sur nos travaux récents [1, 2] qui ont permis les premières simulations numériques de l'équation de Peierls-Nabarro Dynamique (PND) [5]. Celle-ci permet l'étude du phénomène en tenant compte de l'aspect retardé des interactions élastodynamiques entre dislocations (voir aussi [3] pour l'élastodynamique des fractures).
PND est une équation intégrodifférentielle non-linéaire qui présente une double difficulté : la non-localité en temps et en espace des opérateurs. Nous l'avons simulée pour la première fois grâce à une stratégie numérique efficace [1], issue de [6]. Mais la nature mono-processeur de son implantation actuelle constitue un verrou, limitant fortement la taille du système et l'étude de son comportement en temps long. 

Sujet de stage : Sur la base algorithmique développée dans [1], commencer l'implémentation d'un solveur HPC (Calcul Haute Performance) parallélisé en espace et en temps, avec mémoire distribuée. Cette étape constitue le premier jalon de la thèse qui va suivre.

Profil du candidat : Le candidat devra posséder une solide formation en calcul scientifique appliqué aux équations aux dérivées partielles et un gout prononcé pour les applications physiques. La maîtrise du C++, avec des compétences en OpenMP et MPI seraient fortement appréciée. Des connaissances en mécanique des milieux continus seraient aussi vues comme un plus. 

Le stage se déroulera au CEA/DES/IRESNE/DEC à Cadarache.

[1] Pellegrini, Josien, Shock-driven motion and self-organization of dislocations in the dynamical Peierls model, Phys. Rev. B 108,
[2] Josien, Etude mathématique et numérique de quelques modèles multi-échelles issus de la mécanique des matériaux. Thèse
[3] Geubelle, Rice. J. of the Mech. and Phys. of Sol., 43(11),
[4] Remington et coll., Metall. Mat. Trans. A 35,
[5] Pellegrini, Phys. Rev. B, 81, 2, 024101,
[6] Lubich & Schädle. SIAM J. on Sci. Comp. 24(1),

Moyens / Méthodes / Logiciels

C++ avec OpenMP/MPI

Profil du candidat

Le candidat devra posséder une solide formation en calcul scientifique appliqué aux équations aux dérivées partielles et un gout prononcé pour les applications physiques. La maîtrise du C++, avec des compétences en OpenMP et MPI seraient fortement appréciée. Des connaissances en mécanique des milieux continus seraient aussi vues comme un plus. 

Site

Cadarache

Localisation du poste

France, Provence-Côte d'Azur, Bouches du Rhône (13)

Ville

Saint-Paul lez Durance

Critères candidat
Langues

Français (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Master 2

Formation recommandée

HPC, intégrodifférentiel,

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Disponibilité du poste

01/02/2024

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