Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling of damage evolution in adhesive metal-composite structures for various joint designs

Konchakova N., Mueller R., Barth F. J.

Mechanics and Control

|

2011

|

Vol. 30, no. 4

213-220

EN

A viscoelastic model with the Lemaitre-type damage is applied to simulate the mechanical behaviour of the contact zone of an adhesive aluminum/fiber-reinforced polymer specimen. The damage evolution in this light weight engineering structure is investigated. The joints of aluminium alloy 5754 (AA5754) and carbon fibre reinforced thermoplastic composite CF-PA66 are manufactured by means of adhesion with an epoxy (1K-EP). The contact zone is considered as an interface material. The aim of the research is to study the influence of the interface geometry on the mechanical characteristics of the structure. The finite element method is used to simulate the complex processes in the joint. The aluminium substrate is modeled as an elastoplastic continuum with linear (isotropic) hardening. The polymer composite possesses an orthotropic elastic behaviour. A solid interface approach is used for the discretisation of the damage domain. It is shown that damage evolution depends on the geometry of the interface. The present work contains the numerical analysis of fracture processes in adhesive specimens with square, rectangular- and circle-shaped geometry of the joint.

PL

Lepkosprężysty model z uszkodzeniem typu Lemaitre'a jest stosowany w symulacji zachowania strefy kontaktu adhezyjnego w próbce glinu połączonego z polimerem zbrojonym włóknami. Badana jest ewolucja uszkodzenia w takiej lekkiej konstrukcji. Połączenia stopu glinu AA5754 i termoplastycznego kompozytu zbrojonego włóknami węglowymi CF-PA66 są wykonywane przy użyciu epoksydowej warstwy adhezyjnej 1K-EP. Strefa kontaktu jest traktowana jako materiał interfejsowy. Celem badań jest analiza wpływu geometrii interfejsu na własności mechaniczne próbki. Metoda elementów skończonych służy do symulacji skomplikowanych procesów zachodzących w połączeniu. Glin jest modelowany jako materiał sprężysto-plastyczny z liniowym wzmocnieniem izotropowym. Kompozyt polimerowy wykazuje ortotropowe zachowanie sprężyste. Przy dyskretyzacji warstwy adhezyjnej wykazującej uszkodzenie stosowane jest podejście interfejsu ciał stałych. Pokazano, że ewolucja uszkodzenia zależy od geometrii tego interfejsu. Praca zawiera analizę numeryczną procesu destrukcji próbek z kwadratowym, prostokątnym i okrągłym kształtem strefy adhezyjnej.

2

Interaction of point defects in piezoelectric materials - numerical simulation in the context of electric fatigue

Goy O., Mueller R., Gross D.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2006

|

Vol. 44 nr 4

819-836

EN

The paper is concerned with the problem of electric fatigue in functional materials such as piezoelectric sensors and actuators. The fatigue degrades electromechanical properties with an increasing number of working cycles during which ionic and electronic charge carriers interact with each other within the bulk and on the interfaces of a material. This, in turn, influences local electric and mechanical fields coupled via the piezoelectric effect. It is assumed in the paper that the electric charges (vacancies) can be modelled as point defects, which tend to agglomerate and finally form clusters, especially in the vicinity of electrodes. As a result, the piled up defects affect the distribution of polarisation. To solve the problem quan\-ti\-tatively, the analysed system is discretised with a grid of square cells and then transformed by FFT. Several numerical examples are formulated. Migration of a single defect, attraction of two and clustering of more point defects are thoroughly discussed and illustrated in the paper.

PL

Praca dotyczy zagadnienia zmęczenia elektrycznego materiałów funkcjonalnych, takich jak piezoelektryki używane do wyrobu czujników i elementów wykonawczych. Zmęczenie elektryczne powoduje degradację właściwości elektromechanicznych z rosnącą liczbą przebytych cykli roboczych, w czasie których jonowe ładunki elektryczne lub elektrony oddziaływują ze sobą wewnątrz i na skraju danego materiału. To z kolei wpływa na lokalne pola elektryczne i mechaniczne sprzężone ze sobą efektem piezoelektrycznym. Założono w pracy, że ładunki elektryczne (dziury) będą zamodelowane defektami punktowymi, które mają skłonność do gromadzenia się i tworzenia skupisk, zwłaszcza w pobliżu elektrod. W rezultacie, nagromadzone defekty zmieniają rozkład polaryzacji układu. Do ilościowego rozwiązania zagadnienia zastosowano dyskretyzację badanego układusiecią kwadratowych komórek i następnie przeprowadzono szybką transformatę Fouriera. Obliczenia wykonano na kilku przykładach. Szczegółowo przedyskutowano problem migracji pojedynczego oraz wzajemnego przyciągania dwóch defektów, by wreszcie zilustrować proces tworzenia skupisk przez całe gromady defektów punktowych.

3

3D equilibrium shapes of periodically arranged anisotropic precipitates with elastic misfit

Mueller R., Eckert S., Gross D.

Archives of Mechanics

|

2000

|

Vol. 52, nr 4-5

663-683

EN

A numerical procedure for simulating the equilibrium shapes of precipitates in two-phase materials, such as Ni-base alloys, is presented. Assuming a periodic arrangement of precipitates, a unit cell is analyzed to take particle interaction in 3D into account. Using the concept of generalized driving forces as the source of morphological evolution, a necessary condition for an equilibrium shape is derived. In the derivation of the driving force, elastic strain energy arising from the elastic misfit of the two phases and interface energy is considered. Both phases are assumed to be linear elastic but anisotropic and different from each other. The periodic cell problem is numerically solved by the Boundary Element Method. Numerical simulation for material parameters which mimic Ni-base alloys shows the influence of particle size, stiffness ratio of the two phases, volume fraction and external load on the resulting equilibrium shapes.