Tytuł projektu:
Nowe metody obliczeniowe w modelowaniu ostrych i rozmytych powierzchni nieciągłości


Umowa:
UMO-2018/29/B/ST8/00729

Czas realizacji:
2019-03-06 / 2023-03-05

Konsorcjum:
Jedyny wykonawca

Sponsor:
NCN

Typ:
OPUS

Konkurs:
15


Lista wykonawców:
1 mgr inż.Jędrzej Dobrzański
2 drMohsen Rezaee Hajidehi
3 dr inż.Przemysław Sadowski
4 prof. dr hab. inż.Stanisław Stupkiewicz
5 dr inż.Kajetan Wojtacki
kierownik

Streszczenie:
Głównym celem projektu jest opracowanie nowych metod obliczeniowych do modelowania ruchomych i nieruchomych powierzchni nieciągłości. W metodach obliczeniowych, na przykład w metodzie elementów skończonych (MES) stosowanej w niniejszym projekcie, wprowadzana jest dyskretyzacja, czyli podział obszaru na małe, regularne podobszary (elementy skończone w MES). Przedmiotem zainteresowania w projekcie jest szczególna klasa podejść, w których dyskretyzacja nie odzwierciedla geometrii powierzchni nieciągłości. Takie podejście ma istotne zalety, jednakże ma również zasadniczą wadę, gdyż wprowadza dodatkowy błąd aproksymacji. Szczegółowym celem projektu jest więc ograniczenie tego błędu przy zachowaniu zalet stosowanego podejścia. Część zadań badawczych poświęcona będzie również analizie wybranych interesujących zagadnień z zakresu mechaniki materiałów i inżynierii materiałowej, w których ewolucja powierzchni nieciągłości odgrywa kluczową rolę. W tej części stosowane będą nowe metody obliczeniowe opracowane w ramach projektu. Pierwszym z analizowanych materiałów jest wykazujący efekty pamięci kształtu polikrystaliczny stop NiTi. Obserwacje doświadczalne wskazują, że martenzytyczna przemiana fazowa, która jest głównym mechanizmem odpowiedzialnym za funkcjonalne właściwości tego stopu z pamięcią kształtu, zachodzi często w sposób niejednorodny poprzez nukleację i propagację makroskopowych frontów przemiany fazowej. Badania będą nakierowane na analizę struktury tych frontów i mechanizmów odpowiedzialnych za niejednorodną deformację. Przedmiotem badań będą również metale i stopy, w szczególności stopy magnezu, w których jednym z mechanizmów deformacji plastycznej jest bliźniakowanie. Bliźniakowanie zachodzi poprzez nukleację i propagację powierzchni bliźniakowania. Mechanizmem, na który nakierowane będą modelowanie i analiza, jest bliźniakowanie odwrotne, a w szczególności mało rozpoznany mechanizm bliźniakowania pseudo-odwrotnego. Trzecią klasę materiałów stanowią struktury warstwowe w bateriach litowo-jonowych. Badania nakierowane będą na wieloskalowe modelowanie ewolucji uszkodzeń w tych strukturach wskutek obciążeń mechanicznych. Ten aspekt mechaniki baterii litowo-jonowych jest istotny w zagadnieniach bezpieczeństwa baterii stosowanych jako źródła energii w pojazdach elektrycznych. Nawet niewielkie przeciążenia, na przykład w wyniku zderzeń lub uderzeń przez inne obiekty, mogą prowadzić do wewnętrznych uszkodzeń w strukturze baterii, a w konsekwencji do spięcia elektrycznego i niebezpieczeństwa pożaru.

Obszar, dziedziny i dyscypliny naukowej:
5.1.14:obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina inżynieria materiałowa
5.1.17:obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina mechanika

Lista publikacji:
1.Tůma K., Rezaee Hajidehi M., Hron J., Farrell P.E., Stupkiewicz S., Phase-field modeling of multivariant martensitic transformation at finite-strain: computational aspects and large-scale finite-element simulations, COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING, ISSN: 0045-7825, DOI: 10.1016/j.cma.2021.113705, Vol.377, pp.113705-1-23, 2021200p.
2.Rezaee-Hajidehi M., Tuma K., Stupkiewicz S., A note on Padé approximants of tensor logarithm with application to Hencky-type hyperelasticity, COMPUTATIONAL MECHANICS, ISSN: 0178-7675, DOI: 10.1007/s00466-020-01915-0, Vol.68, pp.619-632, 2021140p.
3.Rezaee Hajidehi M., Stupkiewicz S., Modelling of propagating instabilities in pseudoelastic NiTi tubes under combined tension–torsion: helical bands and apparent yield locus, INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, ISSN: 0020-7683, DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2020.09.011, Vol.221, pp.130-149, 2021140p.
4.Stupkiewicz S., Rezaee-Hajidehi M., Petryk H., Multiscale analysis of the effect of interfacial energy on non-monotonic stress–strain response in shape memory alloys, INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, ISSN: 0020-7683, DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2020.04.006, Vol.221, pp.77-91, 2021140p.
5.Rezaee-Hajidehi M., Stupkiewicz S., Micromorphic approach to phase-field modeling of multivariant martensitic transformation with rate-independent dissipation effects, INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, ISSN: 0020-7683, DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2021.03.014, Vol.222-223, pp.111027-1-18, 2021140p.
6.Sadowski P., Kowalczyk-Gajewska K., Stupkiewicz S., Spurious softening in the macroscopic response predicted by the additive tangent Mori–Tanaka scheme for elastic–viscoplastic composites, EUROPEAN JOURNAL OF MECHANICS A-SOLIDS, ISSN: 0997-7538, DOI: 10.1016/j.euromechsol.2021.104339, Vol.90, pp.104339-1-17, 2021100p.