کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7170205 1463177 2018 38 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Finite-volume homogenization and localization of nanoporous materials with cylindrical voids. Part 1: Theory and validation
ترجمه فارسی عنوان
هموژنیزه کردن حجم محدود و محل قرار دادن مواد نانوذرات با حفره های استوانه ای. قسمت 1: نظریه و اعتبار
کلمات کلیدی
نانوکامپوزیت ها، اثرات سطحی، هموژن سازی حجم محدود، ماژول همگن زمینه های استرس محلی،
ترجمه چکیده
اثرات کشش سطحی بر اساس مدل گورتین-مردوک برای اولین بار به یک تئوری همگن شدن بر اساس حجم محدود برای تجزیه و تحلیل مواد با حفره های استوانه ای نانو مقطع دایره ای و بیضوی در آرایه های دوره ای گنجانیده شده اند. در خروج از قبلا اجرا شده از شرایط تداوم کشش و جابه جایی در یک معیار میانگین سطح به طور محلی به هر زیرمجموعه سلول واحد اعمال می شود، معادلات تعادل یانگ - لاپلاس با استفاده از یک روش متمایز مرکزی شامل مقادیر مجاور، یک رویکرد هر دو جدید به نظریه حجم محدود و همچنین لازم است. در بخش 1، توانایی محاسباتی جدید با نتایج منتشر شده در مدول همگن، غلظت تنش و توزیع استرس کامل در آلومینیوم نانو پودر به دست آمده با استفاده از رویکردهای مبتنی بر الاستیسیته و عددی، معتبر است. بدیهی است که مشکلات عددی مربوط به تنش های منحصر به فرد و ناپایداری های مربوط به راه حل های عنصر محدود (و همچنین راه حل کششی یک خازن بیضی در ماتریس بی نهایت) در روش پیشنهادی بیان نشده است، که می تواند تعیین سطح و کامل -فیلد در محدوده وسیع تر شعاع خورشید تأثیر می گذارد. نتایج جدید در قسمت 2 ایجاد شده است که هدف آن نشان دادن اثرات نوع و نسبت آرایه نانوپور خازن های بیضی شکل به مولکول های همگن و میدان های استرس محلی در طیف گسترده ای از تراکم ها و شعاع های تخلخل است. این نتایج اهمیت تعاملات مجاور مجاور را که در مدل های میکرومکانیک کلاسیک نادیده گرفته شده، برجسته می کند، که با استفاده از تکنیک های همگن سازی عددی باقی می ماند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
هموژنیزه کردن حجم محدود و محل قرار دادن مواد نانوذرات با حفره های استوانه ای. قسمت 1: نظریه و اعتبار
چکیده انگلیسی
Surface elasticity effects based on the Gurtin-Murdoch model are incorporated for the first time into a finite-volume based homogenization theory to enable analysis of materials with nanoscale cylindrical voids of circular and ellipsoidal cross-section in periodic arrays. In a departure from the previously employed enforcement of traction and displacement continuity conditions in a surface-average sense applied locally to each subvolume of the unit cell, the Young-Laplace equilibrium equations are implemented using a central-difference approach involving adjacent subvolumes, an approach both new to the finite-volume theory as well as necessary. In Part 1, the new computational capability is validated by published results on homogenized moduli, stress concentrations and full-field stress distributions in nanoporous aluminum obtained using elasticity-based and numerical approaches. Notably, numerical problems associated with singular-like stresses and associated instabilities experienced in finite-element solutions (as well as the elasticity solution of an elliptical void in an infinite matrix) are not as pronounced in the proposed approach, enabling determination of surface and full-field stresses in a wider range of pore radii. New results are generated in Part 2 aimed at demonstrating the effects of nanopore array type and aspect ratio of elliptical voids on homogenized moduli and local stress fields in a wide range of porosity volume fractions and radii. These results highlight the importance of adjacent pore interactions neglected in the classical micromechanics models, that remains to be quantified by numerical homogenization techniques.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: European Journal of Mechanics - A/Solids - Volume 70, July–August 2018, Pages 141-155
نویسندگان
, , ,