Novel Development and Applications in Finite Element Technologies. Efficient Modeling of Microscopic Heterogeneity and Local Crack in Composite Materials by Finite Element Mesh Superposition Method.

Takano, Naoki; Zako, Masaru; Okazaki, Toru

doi:10.1299/jsmea.44.602

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“…Note that mesh superposition or submodeling techniques, which use a coarse mesh over the whole model plus a geometrically independent much finer mesh in regions of interest, compare e.g. Takano et al (2001), are conceptually closely related to embedding schemes.…”

Section: Embedding Modelsmentioning

confidence: 99%

A Short Introduction to Continuum Micromechanics

Böhm

2004

Mechanics of Microstructured Materials

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Basic issues in continuum mechanical modeling of microstructured materials are discussed and a number of physically based modeling approaches are presented, among them mean field and bounding methods as well as unit cell and embedding models. In addition, important aspects of multi-scale modeling strategies are addressed and a short introduction to the treatment of damage at the constituent level within micromechanical models is given.

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Section: Embedding Modelsmentioning

confidence: 99%

A Short Introduction to Continuum Micromechanics

Böhm

2004

Mechanics of Microstructured Materials

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“…Till date, the accuracy and efficiency in modeling have been confirmed in the 2D analysis for the locally existing inclusion/void (Takano et al, 2000b), microscopic crack behavior affected by reinforcing fibers (Takano et al, 2001b), and interface crack behavior affected by pores (Takano et al, 2003b).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 87%

“…The microscopic heterogeneity is modeled directly on the microscopic mesh and local heterogeneity such as void, inclusion, crack, interface, etc. (Takano et al, 2000b(Takano et al, , 2001b(Takano et al, , 2003b.…”

Section: Finite Element Mesh Superposition Methodsmentioning

confidence: 99%

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Three-scale finite element analysis of heterogeneous media by asymptotic homogenization and mesh superposition methods

Takano

Okuno

2004

International Journal of Solids and Structures

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“…Secondo tale approccio, la struttura eterogenea reale è descritta da un modello di materiale costituito da un nucleo (core) contenente un arrangiamento discreto delle fasi, inserito in una regione omogenea a cui sono generalmente applicati i carichi (deformazioni e tensioni). La legge costitutiva della regione esterna al nucleo eterogeneo è solitamente quella macroscopica del materiale, nota a priori o determinabile nel caso di modelli di tipo self-consistent, [19][20][21]. Infine, le tecniche di modellazione che si basano sul Windowing approach, prevedono la costruzione di sub-regioni ("windows") rettangolari o esaedriche ricavate in modo casuale a partire dalla microstruttura reale, e sottoposte ad appropriate condizioni al contorno, [22].…”

Section: Metodi Basati Su Microstrutture Discreteunclassified

La modellazione microstrutturale di materiali a struttura eterogenea: princìpi ed applicazioni

Collini

2010

Frattura Ed Integrità Strutturale

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sono facilmente risolvibili con gli approcci tradizionali. Oltre allo studio delle proprietà effettive dei solidi eterogenei, vi è la crescente necessità di incorporare un maggiore numero di informazioni sui meccanismi di deformazione e danneggiamento generati alla microscala, anche per i materiali abitualmente considerati omogenei. Micromeccanismi di cavitazione e concentrazioni locali di tensione e deformazione, sono indispensabili per spiegare fenomeni non-lineari come la rottura di fatica o il cedimento duttile, altrimenti non inquadrabili con approcci classici di tensioni e deformazioni medie. La micromeccanica si occupa della determinazione precisa, o di una stima accurata, di grandezze di campo microstrutturali locali. In questo lavoro sono illustrati i princìpi che sono alla base dell'approccio micromeccanico, come i concetti di multiscala, di distribuzione statistica delle fasi, di descrizione mediante volumi di riferimento e di omogeneizzazione e localizzazione, e, attraverso alcune applicazioni pratiche delle principali tecniche di modellazione, sono illustrati e discussi criticamente i risultati della ricerca effettuata su varie strutture di ghisa nodulare. ABSTRACT.There are many problems in Solid Mechanics, Physics of Solids and Materials Science that can not been solved using conventional approaches. Besides the effective properties of non-homogeneous bodies, there is an increasing need for incorporating more physical information about small-scale mechanisms of deformation and damage into phenomenological models of plasticity and rupture of materials which are usually considered homogeneous. Cavitation, local stress or strain concentrations at small scale are essential to explain nonlinear phenomena, such as fatigue or ductile rupture, which are not understandable from the simple point of view of average stresses or strains. Precise determination or accurate estimation of local fields is the domain of micromechanics. This work treats the basic concepts of the micromechanics in a simple way, with some practical suggestion on the most commonly used modelling techniques and some applications made by the author on various nodular cast iron microstructures. KEYWORDS.Modellazione micromeccanica; Materiali a struttura eterogenea; Compositi; Comportamento elasto-plastico. INTRODUZIONE ALLA MECCANICA DEI MATERIALI MICROSTRUTTURATIMateriali microstrutturati e concetto di scala di osservazione a Micro-e Meso-Meccanica del Continuo è una branca relativamente giovane della Meccanica dei Materiali, che studia il comportamento meccanico dei materiali a livello microstrutturale. Molti dei materiali di interesse industriale ed ingegneristico, e la maggior parte dei materiali "naturali", presentano una struttura eterogenea, formata cioè da più costituenti o "fasi", distinguibili ad una certa (ridotta) scala di osservazione. In altre parole, ciò che al L

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Novel Development and Applications in Finite Element Technologies. Efficient Modeling of Microscopic Heterogeneity and Local Crack in Composite Materials by Finite Element Mesh Superposition Method.

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A Short Introduction to Continuum Micromechanics

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