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STAGE - Investigation de différents codes aux éléments finis sur GPU pour la mécanique du solide et exte

CEA -
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Détails de l'emploi

Stage

Avantages

RTT
Comité d'entreprise (CE)

Qualifications

Français
Mathématiques appliquées
Ingénierie
Mathématiques
Master
GitHub

Description complète du poste

Description du poste

Domaine

Mécanique et thermique

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

STAGE - Investigation de différents codes aux éléments finis sur GPU pour la mécanique du solide et exte

Sujet de stage

L'objet de ce stage est de comparer les performances de
différents solveurs aux éléments finis dédiés à la mécanique du solide, sur carte graphique (GPU) sur différents cas tests
d'intérêt pour les applications aux combustibles nucléaires. On considéra en particulier des solutions développées par le CEA (MFEM/MGIS, Arcane/FEM) et le solveur RATEL.

Le couplage de RATEL et du générateur de code MFront, via
l'écriture d'un plugin pour la librairie libCEED, dédié aux lois de comportement mécanique, sera développé dans un second temps.

Durée du contrat (en mois)

Description de l'offre

Vous serez accueilli·e au sein de l’IRESNE, institut de la DES, où vous intégrerez l’équipe du laboratoire et participerez pleinement à ses activités.

Contexte scientifique

La modélisation par la méthode des éléments finis des phénomènes thermo-mécaniques a une place centrale dans les simulations d’éléments combustible développées au sein de la plateforme PLEIADES. Cette plateforme se base sur le projet MFront pour implémenter les lois de comportement mécanique d’intérêt [2]
Afin de pouvoir mener des simulations plus complexes, en terme de finesse de discrétisation ou de description physique, cette plateforme se tourne vers des solveurs hautes performances, notamment basés sur l’utilisation efficace d’accélérateurs de type cartes graphiques (GPU).

L’utilisation des cartes graphiques pour les problèmes de mécanique du solide non-linéaire est cependant encore balbutiante et est un domaine de recherche actif.
Le code aux éléments finis RATEL [1], basé sur la librairie libCEED promet des perspectives intéressantes en se basant sur :

des méthodes de résolution de système linéaire matrix-free,
des éléments finis d’ordre élevés,
des implémentations optimisées des lois de comportement mécanique non linéaires relativement simples.

Objectifs du stage

L’objet de ce stage est:

d’éprouver les performances de RATEL sur un ensemble de cas tetst d’intérêt
de comparer ces performances à celles de MFEM/MGIS et Arcane/FEM
d’intégrer dans RATEL des lois générées par MFront et d’en tester les performances, notamment en comparaison des implémentations natives fournies par RATEL.

Références

[1]Introducing the open-source mfront code generator: Application to mechanical behaviours and material knowledge management within the PLEIADES fuel element modelling platform. Computers & Mathematics with Applications. 2015.

[2] Ratel: Performance portable solid mechanics with libCEED and PETSc. Journal of Open-Source Software. 2025

[3] MFEM/MGIS, a HPC mini- application targeting nonlinear thermo-mechanical simulations of nuclear fuels at mesoscale. Journal of
Open-Source Software. 2025.

[4] ArcaneFEM. High-Performance Finite Element Method Solvers with CPU/GPU Parallelism. https://github.com/arcaneframework/ arcanefem

Pourquoi Intégrer le CEA ?

Donner du sens à votre carrière en travaillant au service des grands enjeux sociétaux de demain.
Avoir des perspectives de carrière avec plus de 60 familles de métier, des formations...
Nos avantages : RTT, réseau de ligne de bus sur certains centres (gratuit), restauration collective, CSE…

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration des personnes en situation d’handicap, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation.

Moyens / Méthodes / Logiciels

Ratel, MFront, libCEED

Profil du candidat

Nous recherchons un étudiant en Master II en mathématiques appliquées ou en mécanique nonlinéaire des solides ou un étudiant en 3ème année d’école d’ingénieur passionné par les calculs hautes performances et la programmation sur carte graphique.

Localisation du poste

Site

Cadarache

Localisation du poste

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

Ville

St Paul lez Durance

Critères candidat

Langues

Français (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Demandeur

Disponibilité du poste

02/03/2026

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 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

La conscience des responsabilités
La coopération
La curiosité

Référence

2025-37117

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.

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