Experimentální a numerická analýza hliníkových pěn pomocí nanoindentace a víceúrovňového modelování

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21110%2F16%3A00240651" target="_blank" >RIV/68407700:21110/16:00240651 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Experimentální a numerická analýza hliníkových pěn pomocí nanoindentace a víceúrovňového modelování

Popis výsledku v původním jazyce

This work aims to predict the macroscopic mechanical properties of highly porous material of aluminum foam using detailed knowledge of microstructure, micromechanical properties and a two-level numerical model. The first level deals with the analysis of complicated heterogeneous microstructure and micromechanical properties of a solid phase of two different commercially available foams based on aluminum (Alporas and Aluhab). These materials are characterized by a closed pore system with very thin pore walls and large air pores. Due to the small dimensions of the cell walls and their specific heterogeneous microstructure, which is a result of the manufacturing process, testing on macro-scale is not possible. Therefore the experimental method of nanoindentation was successfully used for characterization of the materials. The second level of the model describes the porous structure of the foam. Cell walls are considered as homogeneous at this level with effective properties from the analysis of measured data on the first level. The work compares the results of several nanoindentation approaches for the assessment of hardness and elastic parameters using both the quasi-static indentation and the dynamic modulus mapping method. The results of quasi-static indentation were performed for two different indenter geometries (Berkovich and spherical tips). The material phase properties were analyzed with grid indentation method based on statistical evaluation of a large number of indentations (statistical deconvolution technique) as well as with isolated indentations by spherical indenter that revealed overall properties of the foam cell wall. Special attention was paid to the volume affected by the indenter and other key parameters influencing reliable evaluation of nanoindentation measurements. The effective elastic properties of the cell wall of both materials were obtained using analytical homogenization schemes (e.g. Mori-Tanaka). A very good agreement was found between t

Název v anglickém jazyce

Experimental and Numerical Analysis of Aluminium Foams by Nanoindentation and Multi-scale Modeling

Popis výsledku anglicky

Tato práce je zaměřena na predikci makroskopických mechanických vlastností vysoce porézního materiálu hliníkové pěny za pomoci detailní znalostí mikrostruktury, mikromechanických vlastností a dvouúrovňového numerického modelu. Na první úrovni modelu je analyzována komplikovaná heterogenní mikrostruktura a mikromechanické vlastnosti pevné fáze materiálu dvou různých komerčně dostupných pěn na bázi hliníku. Tento materiál je charakterizován uzavřeným porézním systémem, který se skládá z velmi tenkých buněčných stěn a velkých vzduchových pórů. Malé rozměry stěn a jejich specifická heterogenní mikrostruktura, která je důsledkem výrobního procesu, znemožňují testování na makro-měřítku. Z tohoto důvodu je pro charakterizaci úspěšně použita experimentální metoda nanoindentace. Na druhé úrovni modelu je popsána porézní struktura pěny. Buněčné stěny jsou v této úrovni považovány za homogenní s efektivními vlastnostmi stanovenými z analýzy naměřených dat pomocí nanoindentace na první úrovni. Práce srovnává výsledky několika nanoindentačních přístupů k posouzení tvrdosti a elastických parametrů pomocí jak kvazistatické nanoindentace, tak dynamického módu použitím metody modulus mapping. Výsledky kvazistatické indentace jsou získány pro dvě rozdílné geometrie hrotu (Berkovich a sférický hrot). Elastické vlastnosti materiálových fází byly analyzovány jednak metodou statistické indentace Berkovichovým hrotem a následným vyhodnocením velkého počtu vpichů (technika statistické dekonvoluce), tak i izolovanými vpichy sférickým hrotem, který odhalil průměrné vlastnosti buněčné stěny pěny. Zvláštní pozornost byla přitom věnována objemu ovlivněné oblasti při indentaci a jiných klíčových parametrů, které mají velký vliv na spolehlivé vyhodnocení. Efektivní elastické vlastnosti buněčné stěny z obou materiálů byly získány použitím analytických homogenizačních schémat (např. Mori-Tanaka). Byla nalezena velmi dobrá shoda mezi různými analytickými odhady.

Druh

B - Odborná kniha

CEP obor

JG - Hutnictví, kovové materiály

OECD FORD obor

—

Projekt

Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2016

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

ISBN

978-80-01-05903-6

Počet stran knihy

103

Název nakladatele

CTU Publishing House

Místo vydání

Praha

Kód UT WoS knihy

—