MOdélisation HYbride et Couplage semi-ANalytique pour la simulation du CND – MOHYCAN

Le projet MOHYCAN repose sur le couplage des méthodes de simulation Semi-Analytique et Eléments Finis, principales méthodes en simulation du CND ultrasons, afin d’accroître le champ d’application de la simulation dans le domaine. Il s’agira donc, d’une part, de prendre des parts de marchés auprès d’utilisateurs de simulation en EF aujourd’hui restreints à des configurations bi-dimensionnelles, ou réduites faute de performances numériques, et d’autre part de satisfaire de nouveaux utilisateurs dont les cas d’études ne peuvent intrinsèquement pris en compte par les modèles et logiciels existants. La simulation joue déjà un rôle important dans le domaine du CND, de par sa capacité à concevoir, prédire, optimiser ou qualifier des techniques de contrôle. Pour permettre une diffusion plus large dans le milieu industriel, les outils logiciels doivent être dédiés à des utilisateurs du métier du CND, non experts dans le domaine de la simulation. A ce titre, la plateforme logicielle CIVA développée par le CEA/LIST et ses partenaires lui ont permis d’acquérir une position de leadership mondial dans le domaine de la simulation du CND. Les modèles intégrés au sein de la plateforme CIVA reposent sur des méthodes semi-analytiques (SA), basées sur des approximations sur les phénomènes de propagation ou d’interaction de l’onde ultrasonore avec un ou plusieurs défauts, et peuvent être appliquées afin de traiter des configurations plus ou moins complexes, tout en autorisant des temps de calcul compatibles avec des études industrielles, souvent paramétriques et/ou itératives, à des fins d’inversion notamment. Cependant, les méthodes semi-analytiques ne peuvent prétendre à atteindre un degré de généricité suffisant pour traiter de configurations d’études particulièrement complexes. Réciproquement, les méthodes Eléments Finis (EF), reposant sur la résolution des états élastodynamiques sur le maillage de l’ensemble de la configuration d’étude, sont rapidement confrontées à des difficultés numériques, tant sur le plan des temps de calcul et de la taille mémoire demandés, compte tenu des distances de propagation, généralement de plusieurs dizaines, voire centaines, de longueurs d’onde. En outre, la plupart des configurations industrielles sont intrinsèquement 3D, de sorte que les méthodes éléments finis bi-dimensionnelles ne peuvent, indépendamment des limitations déjà évoquées, donner des prédictions quantitatives sur les performances des techniques. Ces limites, auxquelles on peut également ajouter les complexités de mise en œuvre numérique (définitions de maillages adaptés, de conditions aux limites) ont jusqu’ici freiné l’application des éléments finis dans le domaine industriel. Le projet MOHYCAN a donc pour objectif de concilier les avantages complémentaires en termes de temps de calcul et de généricité des techniques EF et SA par la mise en place d’une méthode dite « hybride ». Cette méthode permettra donc de modéliser la réponse de défauts ou de structures complexes pour des cas d’études 3D, aujourd’hui non résolus à la fois en EF et SA. Ce projet s’appuiera sur les compétences des équipes de recherches POEMS (UMR CNRS-INRIA-ENSTA) et EDF/R&D (deux équipes, l’une intervenant sur le développement des codes EF, l’autre sur des cas d’applications), et sur la société CEDRAT, éditeur de logiciel et fortement impliquée dans d’autres projets en couplage, dans le domaine du CND par courants de Foucault. Les développements nécessaires pour mener à bien ce projet concernent des domaines scientifiques (hybridation formelle des méthodes SA et EF) et numériques (optimisation des calculs EF sur des domaines automatiquement définis en fonction des attentes de l’utilisateur CND sans passer par des étapes lourdes de maillage ou de définition de conditions aux limites, seulement maîtrisées par les experts en calcul EF), ainsi que dans le domaine du génie logiciel (optimisation des transferts des données EF et SA, parallélisation des codes EF pour de