Innovative modelling methods in damage assessment: application of dissipative particle dynamics to simulation of damage and self-healing of polymer-coated surfaces

• Autorzy: Jovanovic A. S. , Filipovic N.

Warianty tytułu

PL

Innowacyjne metody modelowania w szacowaniu zniszczenia. Zastosowanie dynamiki dyssypatywnego układu punktów materialnych do symulacji zniszczenia samonaprawiających się powierzchni pokrywanych polimerami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an exemplary application of an innovative modeling technique (Dissipative Particle Dynamics - DPD) as a possible tool for multi-scale modeling of the behavior of advanced engineering materials (e.g. coated materials and/or multi-materials). The multi-scale modeling of the behavior of advanced engineering materials is primarily related to development of new techniques and methods needed to bridge the gap between the atomistic scale and macro applications. The presented example of examination of the applicability of the DPD to damage assessment dealing with the problem of interaction of particles, polymers and surfaces, is an issue concerning many applications in the colloid science. It has confirmed the applicability of the DPD as a method for linking the macro and atomistic scales. The imminent application of the method and the example are in the area of "self-healing" advanced engineering materials, thus in line with the objectives of EuMaT (cf. Appendix).

PL

W artykule zaprezentowano przykładową aplikację innowacyjnej techniki modelowania DPD (Dissipative Particle Dynamics - dynamika dyssypatywnego układu punktów materialnych) jako możliwego narzędzia do wielo-skalowego modelowaniazachowania się zaawansowanych materiałów inżynierskich (z pokryciami wierzchnimi, lub wieloskładnikowych). Modelowanie wielo-skalowe jest związane głównie z rozwojem nowych metod badawczych w opisie zjawisk przy przechodzeniu od poziomu atomistycznego do makroskali. Przedstawiona analiza przydatności metody DPD w szacowaniu zniszczenia zawierającego problem oddziaływania cząstek materiału, polimerów i powierzchni elementów stanowi przykład aplikacji nauki o koloidach. W pracy potwierdzono stosowalność DPD w efektywnym łączeniu makroskali z poziomem atomistycznym. Spodziewane zastosowania zaprezentowanej metody i omówiony przykład wchodzą w zakres zaawansowanych technologii samonaprawiających się materiałów, których rozwój jest konsekwencją wytycznych EuMat (w Dodatku).

Słowa kluczowe

EN

modeling; engineering materials; self-healing

PL

modelowanie; inżynieria materiałowa; samonaprawa

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 44 nr 3
• Strony: 637--648
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Jovanovic A. S.

autor

Filipovic N.

• University of Stuttgart/Steinbeis University Berlin, Germany,

Bibliografia

• 1. Besold G., Vattulainen I., Karttunen M., Polson J.M., 2000, Toward better integrators for dissipative particle simulations, Phys. Rev. E, 62, 6, R7611-R7614
• 2. Boek B., Coveney P., Lekkererker H., van der Schoot P., 1997, Simulating the rheology of dense colloidal suspensions using dissipative particle dynamics, Phys. Rev. E, 55, 3124- 3133
• 3. Espanol E., 1998, Fluid particle model, Phys. Rev. E., 57, 2930-2948
• 4. Espanol E., Warren P., 1995, Statistical mechanics of dissipative particle dynamics, Europhys. Lett., 30, 4, 191-196
• 5. Flekkoy E.G., Coveney P.V., 1999, From molecular dynamics to dissipative particle dynamics, Phys. Rev. Lett., 83, 1775-1778
• 6. Flekkoy E.G., Coveney P.V., De Fabritiis G., 2000, Foundations of dissipative particle dynamics, Phys. Rev. E., 62, 2140-2157
• 7. Gibson J.B., et al., 1998, Simulation of particle adsorption into a polymercoated surface using the Dissipative Particle Dynamics Method, J. Colloid Interface Sci., 206, 464-482
• 8. Groot R.D., Warren P.B., 1997, Dissipative particle dynamics: bridging the gap between atomistic and mesoscopic simulation, J. Chem. Phys., 107, 4423-4435
• 9. Hoogerburgge P.J., Koelman J.M., 1992, Simulating microscopic hydrodynamic phenomena with dissipative particle dynamics, Europhys. Lett., 19, 3, 155-160
• 10. Jovanovic A., 2005, EuMaT: The European technology platform for advanced engineering materials and technologies - status and prospects, Plenary lecture at the E-MRS Conference 2005, Strasbourg, France
• 11. Jovanovic A., 2006, EuMaT - Materials for Life Cycle, The Roadmap document of the European Technology Platform for Advanced Engineering Materials and Technologies, EuMaT Consortium, Published by MPA Stuttgart, Germany
• 12. Jovanovic A., Jovanovic S., 2006, Needs of industry in the area of technology transfer and practical implementation, Plenary lecture at the NiSIS (Nature-Inspired Smart Information Systems), Brainstorming meeting June 2006, NiSIS Consortium, www.nisis.de
• 13. Lees A.W., Edwards S.F., 1972, The computer study of transport processes under extreme conditions, J. Phys. C, 5, 1921-1926
• 14. Novik K.E., Coveney P.V., 1997, Using dissipative particle dynamics to model binary immiscible uids, Int. J. Mod. Phys. C, 8, 4, 909-918
• 15. Revenga M., Zuniga I., Espanol P., Pagonabarraga I., 1998, Boundary models in DPD, Int. J. Mod. Phys. C, 9, 1319-1331
• 16. Pivkin I.V., Karniadakis G.E., 2005, A New Method to Impose No-Slip Boundary Conditions in Dissipative Particle Dynamics, www.dam.brown.edu/scicomp/publications/Reports/Y2005/BrownSC-2005-02.pdf
• 17. Zomaya A.Y. (edit.), 2006, Handbook of Nature-Inspired and Innovative Computing Integrating Classical Models with Emerging Technologies, Springer Science, Business Media, Inc.