Computational modelling of failure in highly porous ceramic materials with real intrinsic defects
Project goals
Highly porous (foam) ceramic materials attract still growing attention at various technical and medical applications. However, a main drawback of these materials consists in their brittleness, often amplified by presence of multitude of intrinsic defects, leading to further reduction of the material resistance to an external load. The main goal of the project will be thus to study and model critical conditions necessary for failure of the real, open-cell foam structure, considering presence of the processing defects of various type/amount and creation of tools for prediction of their failure under various loading modes. Experimentally verified FE simulations on the real and simplified foam structures will be employed. Possibilities for reduction of the amount of processing defects and their negative impact on the foam strength will be studied in the experimental part. Detailed understanding of mentioned failure conditions is essential for safe application of foam materials, e.g. for cancellous bone replacements, sandwich panels, eventually in other mechanically loaded applications.
Keywords
FE modellingexperimentceramic foamfracture criterioncomputer tomographycrack
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Junior Grants
Call for proposals
Juniorské granty 3 (SGA0201700002)
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Fakulta strojního inženýrství
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-08447Y
Alternative language
Project name in Czech
Výpočtové modelování porušování vysoce porézních keramických materiálů s reálnými výrobními defekty
Annotation in Czech
Vysoce porézní (pěnové) materiály na bázi keramik jsou stále zajímavější pro různé technické i medicínské aplikace. Hlavní nevýhoda těchto materiálů však spočívá v jejich vysoké křehkosti, dále často umocněné přítomností značného množství procesních defektů, vedoucích k dalšímu snižování jejich odolnosti vůči vnějšímu zatížení. Hlavní náplní projektu bude tedy studium a modelování kritických podmínek nutných pro porušení reálné otevřené pěnové struktury s uvážením přítomnosti výrobních defektů různého typu/množství a vytvoření nástrojů pro predikci jejího porušení při různých módech zatížení. Budou využity experimentem verifikované MKP simulace na reálné pěnové struktuře i zjednodušeném modelu pěny. Dále budou experimentálně studovány možnosti jak snížit množství výrobních vad, zejména trhlin, a jejich negativní dopad na výslednou pevnost pěny. Detailní porozumění podmínek porušení při různých módech mechanického zatížení je nezbytné pro bezpečnou aplikaci pěn, např. pro náhradu trámčitých kostních tkání, výrobu sendvičových panelů, případně jiné mechanicky namáhané aplikace.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2021
Project status
—
Latest support payment
Apr 10, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP21-GA0-GJ-R/02:1
Data delivery date
Feb 22, 2021
Finance
Total approved costs
5,329 thou. CZK
Public financial support
5,329 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 329 CZK thou.
Public support
5 329 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JL - Fatigue and fracture mechanics
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2021