Computational and Experimental Mechanics of Advanced Materials (eBook)

Vadim V. Silberschmidt (Herausgeber)

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2009 | 2010
VII, 259 Seiten
Springer Wien (Verlag)
978-3-211-99685-0 (ISBN)

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Computational and Experimental Mechanics of Advanced Materials -
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Advanced materials play a crucial role in modern engineering applications where they are often exposed to complex loading and environmental conditions. In many cases, new approaches are needed to characterise these materials and to model their behaviour. Such approaches should be calibrated and validated by specific experimental techniques, quantifying both microstructural features and respective mechanisms at various length scales. The book provides an overview of modern modelling tools and experimental methods that can be employed to analyse and estimate properties and performance of advanced materials. A special feature of the book is the analysis of case studies used to demonstrate the strategies of solving the real-life problems, in which the microstructure of materials directly affects their response to loading and/or environmental conditions. The reader will benefit from a detailed analysis of various methods as well as their implementation for dealing with various advanced materials.

Preface 6
Contents 8
Experimental Analysis of Mechanical Behaviour of Advanced Materials 9
1 Introduction 9
2 DMA & visco-elastic properties
3 Testing of microspecimens 16
4 Nanoindentation 21
5 Full field measurement techniques 31
Bibliography 50
Localization and Dynamic Defects in Lattice Structures 58
1 Introduction 58
2 Stop bands and localization within discrete dynamic systems 60
3 Dynamic fault in a two-dimensional inhomogenous lattice structure 71
Bibliography 87
A 3-D brick Cosserat Point Element (CPE) for nonlinear elasticity 90
1 Introduction 90
2 Basic tensor operations 91
3 Some kinematic measures in continuum mechanics 98
4 Balance laws in curvilinear coordinates 99
5 Bubnov-Galerkin equations for a 3-D brick element 102
6 Balance laws for a 3-D brick CPE (direct approach) 106
7 Constitutive equations for a hyperelastic CPE 108
8 A nonlinear patch test 109
9 A specific form of the strain energy function for inhomogenous 113
10 Determination of the constructive coefficients 114
11 A test for path-dependence 121
12 Example problems of thin structures with irregular element shapes 125
13 Example problems exhibiting robustness to hourglass instabilities 135
14 Example problems exhibiting robustness to near incompressibility 138
15 Conclusions 145
Bibliography 146
Multiscale Approaches: From the Nanomechanics to the Micromechanics 148
1 Overview 148
2 Continuum Mechanics Methods 151
3 Outstanding Issues and Future Prospects 163
Bibliography 169
Analytical and Numerical Methods for Modeling the Thermomechanical and Thermophysical Behavior of Microstructured Materials 173
1 Introduction 173
2 Mean Field Methods and Variational Bounds 176
3 Methods Based on Discrete Microstructures 188
4 Some Issues and Applications 203
5 Closing Remarks 219
Bibliography 219
Effect of Microstructure: Multi-scale Modelling 230
1 Introduction 230
2. Account for microstructural randomness of composites 231
3. Modelling ceramic coatings with random porosity 239
4. Effect of Microstructure in Modelling Microelectronic Applications 250
Acknowledgement 262
Bibliography 262

Erscheint lt. Verlag 24.11.2009
Reihe/Serie CISM International Centre for Mechanical Sciences
CISM International Centre for Mechanical Sciences
Zusatzinfo VII, 259 p.
Verlagsort Vienna
Sprache englisch
Themenwelt Naturwissenschaften Physik / Astronomie
Technik Bauwesen
Technik Maschinenbau
Schlagworte Advanced materials • Calculus • Elasticity • Mechanics • microstructure • Model • Modeling • Numerical Methods
ISBN-10 3-211-99685-0 / 3211996850
ISBN-13 978-3-211-99685-0 / 9783211996850
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