Les découvertes récentes en physique des particules, fondées en partie sur les performances du grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider, LHC), ont motivé de nouvelles recherches au CERN. Pour les besoins des expérimentations de collisions proton-proton conduites lors de ces recherches, la luminosité du LHC doit être accrue.
En particulier, de nouveaux systèmes de focalisation des faisceaux de protons, tels que des électroaimants supraconducteurs quadrupolaires, doivent être assemblés et testés afin de répondre à cette exigence. Dans le cadre du projet d’augmentation de la luminosité du LHC (High Luminosity LHC project, HL-LHC), le LEAS a pour mission de développer et tester un modèle court de quadrupôle, nommé MQYYM, ouvrant la voie à la fabrication de prototypes de quadrupôles supraconducteurs Niobium Titane (NbTi). Les futurs quadrupôles fabriqués sur la base des prototypes pourraient équiper la prochaine version du LHC.
Afin de caractériser les déformations et les contraintes mécaniques dans les bobines de l’aimant aux différentes étapes de fabrication et de fonctionnement de l’aimant, des simulations ont été réalisées grâce au logiciel de simulation par éléments finis ANSYS. Deux modèles mécaniques numériques du MQYYM ont été réalisé, un modèle en deux dimensions de la partie droite de l’aimant et un modèle en trois dimensions des têtes de bobines. Le premier objectif du stage était d’étendre et d’optimiser ces modèles mécaniques afin de déterminer une méthode pour définir les paramètres physiques permettant d’induire les précontraintes azimutale et axiale requises dans les bobines afin de minimiser les mouvements des conducteurs pouvant provoquer des quench. Le deuxième objectif du stage était de corréler les résultats des simulations avec les données expérimentales mesurées lors de l’assemblage et lors des futurs tests de l’aimant.
