کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7178554 1467421 2018 17 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Intrinsic mechanical properties of calcium aluminate crystals via the linear comparison composite method coupled with nano-indentation
ترجمه فارسی عنوان
خواص مکانیکی درونی کریستال آلومینات کلسیم از طریق روش ترکیبی خطی مقایسه شده با نانو تند
کلمات کلیدی
همگن سازی غیر خطی، تجزیه و تحلیل عنصر محدود، سیمان بدون نقص، نانو تند،
ترجمه چکیده
آلومینات منوکالسیم و دیابتیکی منوکالسیم، مواد معدنی با ساختار بلوری منوکولینک هستند که منجر به همکاری سنگ آهک و بککس می شود. آنها در بسیاری از برنامه های کاربردی شامل سیمان آلومینای بالا، مواد زیستی پیشرفته یا کامپوزیت های پلیمری سیمان مانند سیمان بدون نقص می باشند. علیرغم چندین مطالعه نظری و تجربی، پیش بینی رفتار غیرخطی کامپوزیتهای پلیمری سیمان همچنان یک چالش است. هدف تحقیق ما این است که رفتار رفتار موثر را به اجزای میکرو و نانو برای کامپوزیت های پلیمری سیمان، با استفاده از میکرومکانیکی غیر خطی، مکانیک محاسباتی و نانو مکانیک تجربی پیوند دهیم. برای این منظور، روش ترکیبی مقایسه خطی را به مواد گرانول غیر متخلخل گسترش می دهیم. طرح ارتقاء قدرت غیر خطی به یک مدل عنصر محدود متصل می شود تا رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت های آلومینات آلومینات و پی وی سی الکل یا کلسیم بدون نقص را در طول مقیاس های چندگانه نشان دهد، در حالی که با توجه به شیمی، اصطکاک داخلی و اندازه دانه. در سطح زیر میکرون، آزمایشات شبکه نانوساختار انجام می شود. یک طرح معکوس برای پیش بینی رفتار واحد پایه، کلسیم آلومینات مونوکالسیوم و دی آلومینات منوکلسیوم در سطح مولکولی انجام شده است. در ضمن، یک رویکرد رو به جلو برای پیش بینی کشش کششی و استحکام فشاری یکسانی در سطح ماکروسکوپیک انتخاب شده است. پیش بینی های نظری با آزمایش های مستقل گزارش شده در ادبیات علمی همخوانی دارد. سیمان بدون نقص بدون داشتن خواص مکانیکی فوقالعاده خود را به چگالی بالای بسته بندی بلورین آلومینات کلسیم، مورفولوژی دانه و عدم تخلخل می پردازند. چارچوب بین رشته ای ساخته شده را می توان برای ارزیابی دیدگاه های اساسی در رفتار یک کلاس وسیع از نانوکامپوزیت های مهندسی شده مورد استفاده قرار داد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
خواص مکانیکی درونی کریستال آلومینات کلسیم از طریق روش ترکیبی خطی مقایسه شده با نانو تند
چکیده انگلیسی
Monocalcium aluminate and monocalcium dialuminate are minerals with a monoclinic crystal structure, that result from the fusion of limestone and bauxite. They are involved in many applications including high alumina cement, advanced biomaterials, or cement-polymer composites such as macro-defect-free cement. Despite several theoretical and experimental studies, predicting the nonlinear behavior of cement-polymer composites remains a challenge. Our research goal is to connect the effective strength behavior to the micro- and nano-constituents for cement-polymer composites, using nonlinear micromechanics, computational mechanics and experimental nano-mechanics. To this end, we extend the linear comparison composite method to non-porous granular materials. The nonlinear strength upscaling scheme is integrated into a finite element model so as to represent the mechanical behavior of calcium aluminate-polyvinyl alcohol nanocomposites-or macro-defect-free cements- across multiple length scales, while taking into account the chemistry, internal friction and grain size. At the sub-micron level, grid nano-indentation tests are carried out. An inverse scheme is implemented to predict the behavior of the basic unit, mono-calcium aluminate and monocalcium di-aluminate crystals, at the molecular level. Meanwhile, a forward approach is selected to predict the uniaxial tensile and compressive strength at the macroscopic level. The theoretical predictions agree well with independent experiments reported in the scientific literature. Macro-defect-free cements owe their extraordinary mechanical properties to a high packing density of calcium aluminate crystals, a granular morphology and the lack of porosity. The inter-disciplinary framework built can be applied to yield fundamental insights into the behavior of a broad class of engineered nano-composites.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Mechanics of Materials - Volume 118, March 2018, Pages 74-84
نویسندگان
, , , , ,