PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Modeling structures of cellular materials for application at various length - scales

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
Modelowanie komórkowych struktur materiałów dla zastosowań w różnych skalach wymiarowych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The paper presents the spectrum of methods and results for design of structures, which are frequently applied in numerical simulations of properties and processes taking place in cellular materials. The methods described here are universal for many applications at various length-scales. They can be efficiently applied for complex cellular structures such as polycrystals or foams, where the elements (grains or pores) are distributed and shaped in a controlled way. The digital material representations created by these methods can be used for a number of numerical techniques such as: Molecular dynamics (MD), Monte Carlo (MC), Cellular Automaton (CA), Finite Element Method (FEM) or Finite Volume Method (FVM). The examples of structures consisting of atoms, fields or finite elements are presented in this paper. The applications of such structures are demonstrated by the properties and processes relevant to the specific length scales.
PL
W artykule przedstawiono metody oraz wyniki projektowania struktur, które są stosowane do numerycznej symulacji własności i procesów występujących w materiałach komórkowych. Zaprezentowane metody mają charakter uniwersalny dla zastosowań w różnych skalach wymiarowych. Mogą być stosowane do takich materiałów jak polikryształy lub pianki, w których elementy (ziarna lub pustki) są rozłożone i ukształtowane w sposób kontrolowany. Cyfrowe reprezentacje materiału utworzone za pomocą zaproponowanych w pracy rozwiązań mogą stanowić podstawę dla takich numerycznych metod jak Dynamika Molekularna (ang. Molecular Dynamics - MD), Monte Carlo (MC), Automaty Komórkowe (ang. Cellular Automaton -CA), Metoda elementów Skończonych (ang. Finite Element Method - FEM) lub Metoda Objętości Skończonych (ang. Finite Volume Method - FVM). W artykule zaprezentowano przykłady struktur składających się z atomów, pól lub elementów skończonych. Przedstawiono również zastosowania tych struktur do opisu własności i procesów charakterystycznych dla różnych skal wymiarowych.
Wydawca
Rocznik
Strony
493--500
Opis fizyczny
Bibliogr. 30 poz., rys.
Twórcy
  • Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Woloska 14, 02-507 Warsaw, Poland
  • Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Woloska 14, 02-507 Warsaw, Poland
autor
  • Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, Mickiewicza 30, 30-059 Cracow
  • Faculty of Materials Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Woloska 14, 02-507 Warsaw, Poland
Bibliografia
  • Al-Raoush, R., Alsalch, M., 2007, Simulation of random packing of polydisperse particles, Powder Technology, 176, 47-55.
  • Arfken, G., 1985, Mathematical Methods for Physicists, 3rd ed. Orlando, FL: Academic Press, 198-200.
  • Bachurin, D.V., Gumbsch, P., 2010, Accommodation processes during deformation of nanocrystalline palladium, Acta Materialia, 58, 5491-5501.
  • Bazarnik, P., Lewandowska, M., Andrzejczuk, M., Kur-zydlowski, K.J., 2012, The strength and thermal stability of Al-5Mg alloys nano-engineered using methods of metal forming, Mat. Sci. Eng., A556, 134-139.
  • Bhandari, Y., Sarkar, S., Groeber, M., Uchic, M.D., Dimiduk, D.M., Ghosh, S., 2007, 3D polycrystalline microstructure reconstruction from FIB generated serial sections for FE analysis, Computational Materials Science, 41, 222-235.
  • Chromiński, W., Kulczyk, M., Siwek, M., Lewandowska, M., 2013, Tailoring Microstructure and Mechanical Proper¬ties of 6063 Aluminium Alloy for Lightweight Structural Parts, Mater. Sci. Forum, 765, 388-392.
  • Cybułka, G, Jamrozik, P., Wejrzanowski, T., Rauch, Ł., Madej, Ł., 2007, Digital representation of microstructure, CMS'07: Computer Methods and Systems, VI konferencja, Kraków, Poland, Oprogramowanie Naukowo-Techniczne, 379-384.
  • Daw, M. S., Baskcs, M., 1984, Embedded-atom method: Derivation and application to impurities, surfaces, and other defects in metals, Physical Review B (American Physical
  • Society), 29 (12), 6443-6453, doi:10.1103/ PhysRevB.29.6443. Daw, M. S., Foiles, S., 1993, The embedded-atom method: a review of theory and applications, Mat. Sci. And Engr. Rep., 9 (7-8), 251-310. doi:10.1016/0920-2307(93) 90001-U.
  • Dobosz, R., Wejrzanowski, T., Kurzydłowski, K.J., 2009, Modelling the influence of the structure on the properties of nanometals, Computer Methods in Materials Science, 9, 1,92-96.
  • Fan, Z., Wu, Y., Zhao, X., Lu, Y., 2004, Simulation of polycrystalline structure with Voronoi diagram in Laguerre geometry based on random closed packing of spheres, Computational Materials Science, 29, 301-308.
  • Hahn, Th., 2002, International Tables for Crystallography, Volume A: Space Group Symmetry A (5th ed.), Berlin, New York: Springer-Verlag.
  • Hardenacke, V., Hohe J., 2010, Assessment of space division strategies for generation of adequate computational models for solid foams, International Journal of Mechanical Sciences, 52, 1772-1782.
  • Klett, J.W., McMillan, A.D., Gallego, N.C., Walls, C.A., 2004, The role of structure on the thermal properties of graphitic foams, Journal of Materials Science, 39, 3659-3676.
  • Lautensack, C, Sych, T., 2006, 3D analysis of open foams using random tessellations, Image Analysis and Stereology, 25, 87-93.
  • Lewandowska, M., Kurzydłowski, K.J., 2008, Recent development in grain refinement by hydrostatic extrusion, J. Mat. Sci., 43, 7299-7306.
  • Lewandowska, M., Kurzydłowski, K.J., 2009, Perspectives for nanostructured light metals and alloys, Mat. Sci. Forum, 618-619, 405-410.
  • Lewandowska, M., Wejrzanowski, T., Kurzydłowski, K.J., 2008, Grain growth in ultrafine grained aluminium pro¬cessed by hydrostatic extrusion, Journal of Materials Science, 43, 7495-7500.
  • Ludwiga, W., Kingb, A., Reischig, P., Herbiga, M., Lauridsen, E.M., Schmidt, S., Proudhon, H., Forest, S., Cloetens, P., Rolland du Roscoat, S., Buffiere, J.Y., Marrow, T.J., Poulsen, H.F., 2009, New opportunities for 3D materials science of polycrystalline materials at the micrometre lengthscale by combined use of X-ray diffraction and X-ray imaging, Materials Science and Engineering, A 524, 69-76.
  • Madej, L., Sieradzki, L., Sitko, M., Perzynski, K, Radwański, K, Kuziak, R., 2013, Multi scale cellular automata and finite element based model for cold deformation and annealing of a ferritic-pearlitic microstructure, Computational Materials Science, 11, 172-181.
  • Mazdziarz, M., Young, T.D., Dłuzewski, P., Wejrzanowski, T., Kurzydłowski, K.J., 2010, Computer Modeling of Nanoindentation in the Limits of a Coupled Molecular-Statics and Elastic Scheme, Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 1, 1-10.
  • Redenbach, C, 2009, Microstructure Models for Cellular Materials, Computational Materials Science, 44, 4, 1397-1407.
  • Saadatfar, M., Arns, C.H., Knackstedt, M.A., Senden, T., 2004, Mechanical and transport properties of polymeric foams derived from 3D images, Colloids and Surfaces A: Fhysicochem. Eng. Aspects, 263, 284-289.
  • Sauvage, X., Wilde, G., Divinski, S.V., Horita, Z., Valiev, R.Z., 2012, Grain boundaries in ultrafine grained materials processed by severe plastic deformation and related phenomena, Materials Science & Engineering, A540, 1 -12.
  • Sieradzki, L., Madej, L., 2013, A perceptive comparison of the cellular automata and Monte Carlo techniques in application to static recrystallization modeling in polycrystalline materials, Computational Materials Science, 67, 156-173.
  • Veyhl, C, Belova, I.V., Murch, G.E., Fiedler, T., 2011, Finite element analysis of the mechanical properties of cellular aluminium based on micro-computed tomography, Materials Science and Engineering, A528, 4550-4555.
  • Wejrzanowski, T., Lewandowska, M., Kurzydłowski, K.J., 2010, Stereology of nanomaterials, Image Analysis and Stereology, 29, 1-12.
  • Wejrzanowski T., Skibiński J., Szumbarski J., Kurzydłowski K.J., 2013, Structure of foams modeled by Laguerre Voronoi tessellations, Computational Materials Science, 67,216-221.
  • Wejrzanowski, T., Kurzydłowski, K.J., 2005, Modeling of the Influence of the Grain Size Distribution on the Grain Growth in Nanocrystals, Solid State Phenomena, 101-102,315-318.
  • Zhang, H., Upmanyu, M., Srolovitz, D.J., 2005, Curvature driven grain boundary migration in aluminum: molecular dynamics simulations, Acta Materialia 53, 79-86.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-3d50138b-d5a5-4e27-ac55-be15794e4691
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.