A Critical Evaluation of the Predictive Capabilities of Various Advanced Micromechanics Models

Abstract

The focus of this work is to critically evaluate the predictive capabilities of several advanced micromechanics models, including GMC, HFGMC, ECM, and VAMUCH. The comparison concentrates primarily on predictions for the effective elastic properties and local stress fields based on micromechanics approaches for various types of composite systems. Both exact analytical solutions and finite element simulations will be utilized in the comparison to assess the accuracy of the different models. It is found that for some microstructures, most of the compared models provide similar and reliable predictions for effective properties. For an accurate prediction for local stress distributions, HFGMC and VAMUCH significantly outperform GMC, which provides only average local fields. A very challenging X shape microstructure is also proposed in this paper which pushes all the micromechanics models to their limits. This case clearly discloses the fallacy about micromechanics that every model "works" as far as effective properties concerned. Such an assessment can help engineers choose the appropriate micromechanics model for composites they are dealing with in their applications.

Micromechanical models based on hypersingular integro-differential equations for analyzing weak interfaces between dissimilar orthotropic materials

“…Tang [82] and Yu et al [83]). Three of the main micromechanical approaches which are widely used in modeling the composite material in General Introduction example, Aboudi and Benveniste [4], Christensen [23], Colombini et al [27] and Colombini and Maurer [28]).…”

Μηχανική Προσομοίωση Κατασκευών Από Δομικούς Λίθους Με Χρήση Διακριτών Στοιχείων Και Μικρομορφικής Θεωρίας Συνεχούς Μέσου

“…Όταν η ποσότητα ε τείνει στο μηδέν ( 0   ) τα αποτελέσματα από την εφαρμογή των μεθόδων αυτών είναι ικανοποιητικά και αξιόπιστα, με συνέπεια να είναι ιδιαίτερα δημοφιλείς στην τεχνολογία των σύνθετων υλικών. Για μία αναλυτική περιγραφή της μεθόδου με παραδείγματα και εφαρμογές παραπέμπουμε στους Bensoussan et al (1978), Sanchez-Palencia (1980), Bakhvalov & Panasenko (1984), Sanchez-Palencia & Zaoui (1987), Kalamkarov (1992), Tollenaere & Caillerie (1998), Zienkiewicz & Taylor (2006), Yu et al (2007), Yu et al (2008). Η μέθοδος έχει εφαρμοστεί και για τις τοιχοποιίες.…”

“…& Shtrikman (1963), Hill (1963), Hill (1965), Mori & Tanaka (1973), Christensen (1979), Aboudi (1991). Για μία πρόσφατη σύγκριση των διαφόρων μεθόδων παραπέμπουμε στους Yu et al (2007) (1972), Askar & Lee (1974), Besdo (1985), Mühlhaus & Oka (1996), Eringen (1999), Maugin (1999, Suiker et al (2001a), Suiker et al(2001b). Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι εφαρμογές της μεθόδου στην τοιχοποιία όπου παραπέμπουμε στις εργασίες των Masiani et al (1995), Mühlhaus et al (1997), , Stefanou et al (2008a) (Bazant & Christensen, 1972, Kumar & McDowell, 2004, Stefanou et al, 2008a 2 Ετυμολογικά η αγγλική λέξη particle προέρχεται από τη λατινική λέξη particula που σε ελεύθερη μετάφραση σημαίνει πολύ μικρό τμήμα.…”