Afin d’améliorer les performances actuelles du LHC, les futurs électro-aimants à haut-champ (supérieurs à 10 T) utiliseront des supraconcteurs basés sur du Nb3Sn qui est le plus mature technologiquement. Les bobines refroidies à 1.9 K sont soumises à des efforts très importants et les propriétés électromagnétiques de ce matériau présentent une forte dépendance à son état mécanique. Les conducteurs sont utilisés sous forme de câbles rectangulaires de type Rutherford isolés et imprégnés. Ces câbles sont composés de brins supraconducteurs tressés er compactés ce qui leur confère une architecture complexe, fortement multi-échelle et un comportement non-linéaire.
Afin de prédire les performances électromagnétiques des aimants et de mieux dimensionner et fabriquer les bobines supraconductrices, la connaissance du comportement mécanique des brins et des câbles est nécessaire. Des dispositifs de tests sur des échantillons spécifiques et des modèles numériques ont été développés au CEA afin de réaliser des simulations numériques des conducteurs Nb3Sn et prédire leur état mécanique sous sollicitations. L’objectif de ce stage est de participer aux campagnes de caractérisations et de simulation du comportement mécanique de ces conducteurs Nb3Sn. Les objets d’études concernent pour le moment les échelles des brins et des câbles supraconducteurs.
Les étapes principales du stage seront :
- Se familiariser avec les concepts et les objets étudiés en étudiant la littérature: structure et fabrication des conducteurs Nb3Sn, données expérimentales disponibles et modèles utilisés dans la communauté et utilisation finale des objets (aimants supraconducteurs).
- Effectuer des simulations numériques pour prendre en main les différents modèles.
- Développer une procédure d'identification inverse des propriétés du modèle en fonction des résultats expérimentaux.
- Simplifier les modèles numériques existants en vue de l’utilisation de code d’optimisation.
- Préparer les échantillons et réaliser les essais mécaniques afin de compléter les bases de données existantes.
3ème année d'école d'ingénieurs en génie mécanique
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