Effective models describing elastic behaviour of cellular materials = Model efektywny materiałów komórkowych w zakresie liniowo-sprężystym / M. Janus-Michalska // Archives of Metallurgy and Materials ... więcej

Effective models describing elastic behaviour of cellular materials = Model efektywny materiałów komórkowych w zakresie liniowo-sprężystym / M. Janus-Michalska // Archives of Metallurgy and Materials [Dokument elektroniczny]. – 2005, Vol. 50, Iss. 3, s. 595-608 : rys., tab., wykr. – Tryb dostępu: http://www.imim.pl/files/archiwum/Vol3_2005/abs3_4.pdf. – Bibliogr. 19 poz., Streszcz. ang., pol. – Mat. konf.: Conference on Integrated Study of Basis of Plastic Deformation of Metals (PLASTMET'04), Łancut, Poland, 16-19.11.2004. – ISSN 2300-1909

The aim of this paper is to formulate an effective anisotropic continuum for cellular materials based on micromechanical modeling. It corresponds to recent trend, of searching for advanced materials tailored ... więcej

The aim of this paper is to formulate an effective anisotropic continuum for cellular materials based on micromechanical modeling. It corresponds to recent trend, of searching for advanced materials tailored to special requirements, which is based on intrinsic relation between structure and macroscopic properties. Open-cell materials with diverse structures representing different types of symmetries are considered. It is assumed that essential macroscopic features of mechanical behaviour can be inferred from the deformation response of a representative volume element. The structural mechanics methods are applied for a beam model of skeleton. An analytical formulation of force-displacement relations for the skeleton struts is found by considering the affinity of nodal displacement in tensile, bending and shear deformations. The concept of multiscale modeling leads to formulation of equivalent continuum as an effective model. Such an approach is typical for micromechanics. The stiffness tensor may be produced for anisotropic solid depending on material properties of the solid phase and topological arrangement of a cellular structure using the micro-macro transition. The analysis based on the assumption of linear elasticity leads to the analytical solution. Graphical representation of choosen material constants is performed. The possibility to model the influence of morphology and topology parameters is studied. The proposed theoretical framework of micromechanical modeling can be extended to nonlinear behaviour, plasticity and failure analysis. For such problems numerical approach is required.

Poszukiwanie nowych wielofunkcyjnych materiałów odpowiada najnowszym tendencjom tworzenia materiałów o założonych z góry własnościach w tym również własnościach mechanicznych. Takie modelowanie ... więcej

Poszukiwanie nowych wielofunkcyjnych materiałów odpowiada najnowszym tendencjom tworzenia materiałów o założonych z góry własnościach w tym również własnościach mechanicznych. Takie modelowanie oparte jest na znajomości relacji pomiędzy strukturą wewnętrzną a własnościami materiału w skali makro. Ustalenie tych relacji jest podstawowym zadaniem, którego rozwiązanie prowadzi do skonstruowania modelu efektywnego. Obiektem rozważań są materiały komórkowe o komórkach otwartych, które tworzą szkielet mikrostruktury o regularnym przestrzennym układzie oraz pianki charakteryzujące się układem nieregularnym. Własności mechaniczne takich struktur można wyznaczyć w oparciu o szczegółową analizę komórki reprezentatywnej, z postaci której można wnioskować o symetrii materiału. W pracy zastosowano typową dla mikromechaniki koncepcję modelowania dwuskalowego, która prowadzi do sformułowania continuum zastępczego jako modelu efektywnego. Analizę kinematyczną w strukturze przeprowadzono przy spostrzeżeniu podobieństwa przemieszczeń względnych komórek dla jednorodnych stanów odkształceń materiału w skali makro. Szkielet struktury modelowano jako belkę Timoshenki wyprowadzając relacje siła-przemieszczenie w szkielecie poprzez sztywności osiowe i giętne belek. Dla określenia naprężenia efektywnego continuum zastosowano definicje uśrednionych naprężeń rzeczywistych w szkielecie. Powyższy algorytm pozwala wyznaczyć składowe tensora sztywności dla materiału anizotropowego jako funkcje sztywności elementów składowych i parametrów opisujących geometrię komórki reprezentatywnej. Praca zawiera prezentację graficzną wybranych stałych materiałowych dla poszczególnych struktur ze wskazaniem na możliwość modelowania wskazanych własności sprężystych materiału.