Institute of Fundamental Technological Research

Minimal gradient-enhancement of classical crystal plasticity: computational aspects and size effects

The three scale crystal plasticity model applied for materials with FCC, BCC and HCP lattice

The recently developed Three Scale Crystal Plasticity (3SCP) model is shown to have good predictive capabilities for all the three most significant classses of industrially important metallic materials, namely those posessing FCC, BCC and HCP lattice. The processes of conventional (rolling, swaging) and severe (equal channel angular pressing, multiple forging) plastic deformation are simulated.

[1] K. Frydrych, K. Kowalczyk-Gajewska, Mater. Sci. Eng. A, 658, 490-502, 2016.

[2] K. Frydrych, K. Kowalczyk-Gajewska, Metal. Mater. Trans. A, 49 (8), 3610-3623, 2018.

[3] K. Frydrych, Metal. Mater. Trans. A, 50 (10), 4913-4919, 2019.

Synergiczny wpływ dodatku magnezu i wyciskania hydrostatycznego na mikrostrukturę i właściwości biodegradowalnego materiału na bazie cynku

Electrodeposition of nickel sulfide based materials for hybrid supercapacitors

To promote the commercialization of supercapacitors (SCs) in the near future, the advance SCs should possess high operating voltage, great energy density and power density, and excellent cycling life. Consequently, hybrid SCs (HSCs) have been developed, which typically consist of battery-type faradic electrode as energy source and an EDLC-type electrode as power source [1,2]. Since the different potential windows of the two electrodes can increase the maximum operating voltage of the cell, therefore resulting in the enhancement of specific capacity and energy density.

We have successfully developed a facile pulse-reversal electrodeposition method to deposit Ni3S2 thin films on Ni foam [3]. The as-fabricated pulsed Ni3S2 electrode can deliver remarkable specific capacity up to 179.5 mAh g^-1 and 105.9 mAh g^-1 at charge–discharge current density at 2 A g^-1 and 32 A g^-1 in 1.0 M KOH aqueous electrolyte, respectively. Additionally, the optimal pulsed Ni3S2//carbon fiber cloth hybrid SC can be reversibly charged and discharged at a stable cell voltage of 1.8 V and generate an impressive specific capacity of 25.5 mAh g^-1 at current density of 0.5 A g^-1, which can deliver a maximum energy density of 28.8Wh kg^-1 at a power density of 684Wkg^-1. Secondly, we successfully decorated the one-dimensional conductive graphitic nanofibers (GNFs) with Ni3S2 nanosheets by using the developed pulse-reversal deposition method. The GNFs@Ni3S2 composite electrode exhibited almost three times larger discharge capacity than the pristine Ni3S2 electrode. Moreover, the GNFs@Ni3S2 based HSC device delivered an impressive specific capacity of 34.6 mAh g^-1 at 1 A g^-1 and the maximum energy density of 44.2 Wh kg^-1 at a power density of 1.2 kW kg^-1. Furthermore, the HSC retained 68.9% of its initial capacity after 5000 cycling test at 4 A g^-1. These results indicate the potential of the pulsed Ni3S2 based cathodes for high-performance HSCs.

[1] P. C. Chen , G. Z. Shen , Y. Shi , H. T. Chen, C. W. Zhou, ACS Nano 4 (2010) 4403.
[2] Z. S. Wu , W. Ren , D. W. Wang , F. Li , B. Liu, H. M. Cheng, ACS Nano, 4 (2010) 5835.
[3] S. W. Chou, J. Y. Lin, J. Electrochem. Soc., 162 (2015) A2762-A2769.

Towards magnetic wire-like nanostructures. Magnetic field as a growth parameter

Phase-field modelling of multivariant martensitic transformation in nano-indentation

Virtual testing of metallic polycrystals

Computational homogenization of polycrystals using either mean-field or full-field approximations and crystal plasticity has become a mature tool to link microstructure and mechanical properties in polycrystalline aggregates and is starting to be adopted by industry to solve engineering problems [1]. In fact, it is possible nowadays to carry out very accurate virtual tests of the mechanical properties of polycrystals from the information about the microstructure (grain size, shape and orientation distributions that can easily obtained by means of 2D and 3D characterization techniques such as serial sectioning, X-ray microtomography, 3D EBSD, X-ray diffraction, etc.) and the critical resolver shear stress for each slip system and twinning (including latent and forest hardening). This latter information can be obtained using three different strategies: multiscale modeling, micromechanical tests of single crystals extracted from the polycrystal and by solving the inverse problem to get the single crystal behavior from tests on polycrystals.

In this presentation, the use and application of the different strategies to carry out virtual tests of polycrystals are presented for three relevant cases: Hall-Petch effect of FCC polycrystals [2], and strength [3] and fatigue [4] of Ni-based superalloys.

[1] J. Segurado, R. A. Lebensohn, J. LLorca. Computational homogenization of polycrystals. Advances in Applied Mechanics, 51, 1-114, 2018.
[2] R. A. Rubio, S. Haouala, J. LLorca. Grain boundary strengthening of FCC polycrystals. Journal of Materials Research. In press.
[3] A. Cruzado, B. Gan, M. Jiménez, D. Barba, K. Ostolaza, A. Linaza, J. M. Molina-Aldareguia, J. Llorca, J. Segurado. Multiscale modeling of the mechanical behavior of IN718 superalloy based on micropillar compression and computational homogenization. Acta Materialia, 98, 242–253, 2015.
[4] A. Cruzado, S. Lucarini, J. LLorca, J. Segurado. Microstructure-based fatigue life model of metallic alloys with bilinear Coffin-Manson behavior. International Journal of Fatigue, 107, 40-48, 2018.

Application of SiC particles coated with a protective Ni layer for production of Ni/SiC co-electrodeposited composite coatings with enhanced tribological properties

Eksperymentalna analiza obrotu materialnego, obrotu sieci i obrotu plastycznego podczas deformacji multikryształu Al

Metoda wielosiatkowa (multigrid) dla równania Stokes'a z silnie zmienną lepkością

Zagadnienia odwrotne w teorii homogenizacji: koncepcja makroskopowej funkcji odpowiedzi materiałowej oraz numeryczna identyfikacja ekwiwalentnej mikrostruktury

Nowa metoda wytwarzania metalowych sond pomiarowych do mikroskopów sił atomowych

Mechanical properties of N+ ion irradiated vertically aligned carbon nanotube arrays studied by nanoindentation

Uszkodzenia radiacyjne w materiałach technologicznych implantowanych jonowo

Wyznaczanie rozkładu naprężenia z wykorzystaniem metody korelacji obrazów cyfrowych (DIC)

Nowe podejście do mapowania zmiennych modelu plastyczności kryształów na nową siatkę MES

Grafen płatkowy. Wybrane technologie otrzymywania i potencjał aplikacyjny

Wpływ wytrzymałości połączenia metal-ceramika na właściwości mechaniczne materiałów kompozytowych o osnowie metalowej wzmacnianych fazą ceramiczną

Grafenowy czujnik pola magnetycznego

Dwufazowy model mikromechaniczny sprężystych nanokryształów o symetrii kubicznej

Micromechanical modelling of packing and size effects in particulate elastic-plastic composites

Gradient-enhanced model and its micromorphic regularization for simulation of Lüders-like bands in shape memory alloys

Wpływ wielkości cząstek metalu na naprężenia resztkowe w fazie ceramicznej kompozytu Cr/Al2O3

Realizing programmable matter with modular robots

Efekt skali obserwowany w testach indentacji monokryształu miedzi

Behavior of porous material under dynamic conditions

The fracture of ductile materials is often the result of the nucleation, growth and coalescence of microscopic voids. In the present talk, we mainly focus on the growth process of voids. In dynamic loading, micro-voids sustain an extremely rapid expansion which generates strong acceleration of particles in the vicinity of cavities. These micro-inertia effects are thought to play an important role in the development of dynamic damage. To account for these large acceleration in the constitutive behavior, a multi-scale approach has been proposed in LEM3[1] and it has been shown that the micro inertia contribution to the macro stress is significant when dynamic loading is considered.

The presentation will exemplify micro-inertia effects by analyzing spall test in tantalum [2,3], crack propagation in dynamic loading [4]. In these two examples, an intrinsic length scale representative of the microstructure (size of the voids) is controlling the macroscopic response. This lengthscale was also shown to play an important role in the shock wave propagation. Indeed Czarnota et al [7] have been able to determine the width of the shock front which is scaled by the lengthscale. Finally, the model was extended to account for non spherical shape of voids [5,6]. The talk will present some flow surfaces for spheroidal voids. Under specific loading, non conventional flow surfaces are obtained. This result has been confirmed by finite element calculations and can be explained by the strong contribution of inertia.

Wpływ połączenia metal-ceramika na właściwości mechaniczne elektroosadzanych kompozytów Ni-SiC

Badania pękania stali P110 z wykorzystaniem korelacji obrazów cyfrowych

Wpływ mikrostruktury na właściwości mechaniczne, termiczne i tribologiczne infiltrowanych kompozytów gradientowych Al2O3-AlSi12

Finite element simulation of deformation of a bovine eye

Procedura wyznaczania trójwymiarowego pola przemieszczeń z użyciem korelacji obrazów cyfrowych

Wpływ połączenia metal-ceramika na właściwości mechaniczne elektroosadzanych kompozytów Ni-SiC

Doświadczalne badanie wpływu konfiguracji i chropowatości na tarcie przy przejściu od smarowania elastohydrodynamicznego do mieszanego

Wybrane problemy fizyki roślin

Higher order sensitivity analysis in formulation of computational models

Wpływ dodatku renu i tlenku glinu na właściwości mechaniczne i odporność na utlenianie związków międzymetalicznych na bazie NiAl wytwarzanych metodą metalurgii proszków

Wpływ mikrostruktury na właściwości mechaniczne, termiczne i tribologiczne infiltrowanych kompozytów gradientowych Al2O3-Al

Reprezentacja cech morfologicznych mikrostruktury w mikromechanicznych modelach materiałów kompozytowych

Cross-property connections for heterogeneous materials and their applications

Cross-property connections for heterogeneous materials belong to the realm of fundamental problems of engineering science and physics. They relate changes in different physical properties caused by various inhomogeneities (cracks, pores, inclusions), or, more generally – by the presence of certain microstructure. Their practical usefulness lies in the fact that one physical property (say, electrical conductivity) may be easier to measure than the other (say anisotropic elastic constants). This allows one to bypass difficulties of expressing the elastic properties in terms of relevant microstructural information (that, in addition, may not be available). Such connections are also helpful in the design of microstructures for the combined conductive/mechanical performance and in monitoring of accumulated damage. In the presentation, connections between conductivities and elastic compliances are discussed and specified for several materials: YSZ plasma sprayed coatings, short fiber reinforced thermoplastics, aluminum foam, swelled austenitic steel. The possibility to use cross-property connections in the context of the evaluation of strength loss due to the cracks formation is also addressed. The approach is illustrated by the developed quantitative crack detector scanner that evaluates strength reduction from electrical conductivity measurements.

Energy release rate in hydraulic fracture: Can we neglect an impact of the hydraulically induced shear stress?

We discuss a novel model of hydraulic fracture (HF) formulation which accounts for the hydraulically induced shear stress at the crack faces. It utilizes a general form of the elasticity operator alongside a revised fracture propagation condition based on the critical value of the energy release rate.

We show that the revised formulation is always in agreement with the linear elastic fracture mechanics. Furthermore, our numerical simulations have highlighted advantages of the revised HF model in comparison with those which fail to account for the shear stress. In particular, we found that the small toughness regime no longer presents a significant computational challenge. The modified formulation opens new ways to analyse the physical phenomenon of HF, as well as improving the reliability and efficiency of its numerical simulation.

Modelowanie mikroindentacji niklu w płaskim stanie odkształcenia z zastosowaniem modelu gradientowej plastyczności kryształów

Designing and building programmable matter

Modelling of the dynamics of fractal-like aerosol aggregates

Lepkoplastyczne deformacje materiałów magnetoreologicznych

Analiza dynamicznego procesu deformacji i pochłaniania energii pianek metalicznych

Odwracalność przemiany martenzytycznej i bliźniakowanie w monokryształach Ni-Mn-Ga wykazujących cechy magnetycznej pamięci kształtu

Termomechaniczne modele materiału uwzględniające duże odkształcenia, niesprężystość, niestateczność i regularyzację gradientową

Analiza sprzężonych pól mechanicznych i termicznych podczas deformacji materiałów krystalicznych o sieci A1

Energetyka jądrowa: wyzwania dla inżynierii materiałowej

Phase-field modelling of martensitic transformation with rate-independent dissipation

Możliwości nowych urządzeń badawczych zakupionych lub wytworzonych w Pracowni Warstwy Wierzchniej

Rekonfiguracja układów wielomodułowych jako specjalne zagadnienie przepływu przez ośrodek porowaty

An original beam element with multiple slope discontinuities for nonlinear analysis of reinforced-concrete framed structures

Modyfikacja powierzchni stopów magnezu AZ91 i ZM21 w celu poprawy ich biozgodności

Materiały anodowe dla akumulatorów litowo-jonowych

Modelowanie ewolucji mikrostruktury w metalach i stopach o wysokiej wytrzymałości właściwej

Tensor Random Fields in Mechanics

Statistical continuum mechanics requires construction of tensor random fields (TRFs). We focus on TRFs of wide-sense homogeneous and isotropic type. First, we review explicit representations of correlation functions for 1st, 2nd, and 4th rank TRFs. We give such representations for Hooke’s law in all elasticity classes. Next, we discuss the consequences for dependent quantities (velocity, deformation, stress, curvature-torsion, couple-stress...) dictated by the field equations of continuum mechanics.

A different strategy has to be applied to TRFs representing constitutive responses. In order to set up statistical continuum models for elastic and inelastic materials – just like the one-point statistics and scaling laws are provided by the upscaling based on the Hill-Mandel condition – the same ansatz may be used for correlation functions of constitutive responses.

These models have applications in initial-boundary value problems of stochastic mechanics lacking the separation of scales, e.g.

(1) Stochastic finite elements (SFE) – as opposed to deterministic finite elements – where a single finite element is smaller than the representative volume element (RVE), and its constitutive properties stem from a TRF.

(2) Lamb’s Problem on mass density fields with fractal-and-Hurst effects, where the correlation functions lack explicit spectral densities.

(3) Wavefront propagation in random media where the wavefront’s thickness is smaller than the size of RVE of deterministic continuum mechanics. This problem provides additional guidance for understanding the transient wave dynamics in human brain during blunt head trauma.

Modelowanie wpływu upakowania i rozmiaru cząstek na sprężysto-plastyczne właściwości kompozytów

Wytwarzanie i badanie właściwości kompozytu gradientowego Al2O3/Al

Od zagadnienia Fluid-Structure Interaction do równania Stokesa z nieciągłymi współczynnikami

Modelowanie ewolucji mikrostruktury metali o wysokiej wytrzymałości właściwej w procesach intensywnej deformacji plastycznej

Modelowanie sprężysto-plastycznych deformacji kompozytów dwufazowych z zastosowaniem przyrostowego schematu Mori-Tanaka

Mechanisms-based constitutive modeling: challenges and opportunities

Commonly used phenomenological constitutive models rely on a long-term trial-and-error approach, which leads to the development of physically acceptable and numerically robust material descriptions. The phenomenology means that the models are 'good' in the domain already verified by experiment. Quite often though, extrapolation of the models into the regimes not tested can be troublesome. We break away from the phenomenology and, instead, construct a mechanisms-based approach that is based on experimentally observed deformation mechanisms. In this lecture, we introduce the mechanisms-based concept and show its applicability to metals and geological materials. We further illustrate features of the methodology in application to fracture, we identify sources on “missing energy”.

Analiza sprzężonych pól przemieszczenia i temperatury podczas deformacji. Procedury numeryczne i przykładowe wyniki

Wpływ roztworów chlorków metali alkalicznych na właściwości trybologiczne krzemu

Modelowanie plastyczności kryształów w płaskim stanie odkształcenia

Własności mechaniczne i korozyjne warstw powstałych po implantacji jonowej stopu z pamięcią kształtu NiTi

Phase-field study of austenite-twinned martensite interface in CuAlNi

Seminarium habilitacyjne: Eksperymentalne badania ablacji grafitu wywołanej nanosekundowym impulsem lasera

Analiza numeryczna dynamicznego procesu ściskania pianek metalicznych

Modelowanie numeryczne mikrostruktur z losowymi inkluzjami

Mikromechaniczne modelowanie efektu upakowania i rozmiaru cząstek w kompozytach

Metody rozwiązywania zadań 'oddziaływanie płyn-konstrukcja': konstrukcja optymalnych preconditionerów

Modelowanie rozwoju uszkodzeń w stalach austenitycznych w obecności przemiany martenzytycznej

Robotyczne struktury wielomodułowe jako programowalne układy zmiennokształtne

Badania doświadczalne i modelowanie poprzecznych deformacji nanorurek

Fluid model of crystal plasticity - mathematical properties and computer simulations

Multiphase ceramic composites: the role of the interface

Modelowanie rozwoju mikrostruktury metali w procesach dużych odkształceń plastycznych (SPD)

Infiltrowane kompozyty gradientowe Al2O3/Al - opracowanie technologii wytwarzania i badanie właściwości

Powstawanie nowych geometrycznych struktur powierzchniowych w wyniku obciążeń kontaktowych

Wpływ zewnętrznych i wewnętrznych wymiarów charakterystycznych na właściwości mechaniczne materiałów w skali mikro oraz nano

Modelowanie rozwoju mikrostruktury metali w procesach dużych odkształceń plastycznych (SPD)

Elastyczne elementy elektroniczne wytwarzane technikami poligraficznymi

Kompozyty w układzie magnez/hydroksyapatyt jako implanty biodegradowalne do leczenia tkanki kostnej

Teoria Lorda-Shulmana - Drugi dźwięk w pękniętej warstwie

Strukturalne i teksturowe efekty umacniania metalicznych materiałów heksagonalnych poprzez odkształcenie plastyczne w procesach o złożonym schemacie obciążeń

Struktura i właściwości kompozytów i materiałów gradientowych Cu-Al2O3 w funkcji geometrii i postaci materiałów wyjściowych

Pomiar siły tarcia przy przejściu od smarowania elastohydrodynamicznego do mieszanego

Efekty skończonych deformacji w zagadnieniach smarowania elastohydrodynamicznego

Metody masowo równoległe dla zagadnień oddziaływania ciało stałe-płyn

Implementacja modeli lepkosprężystości dla materiału transwersalnie izotropowego

Odkształcenie plastyczne metali w próbie indentacji w skalach mikro i nano

Numeryczne symulacje pianek auksetycznych

Phase-field model of formation and evolution of martensitic microstructures

Eksperymentalna analiza sprzężeń termomechanicznych w mikroskali. Stanowisko i metodyka badań.

Aktywne mikrostruktury w Materii Programowalnej jako forma skalowalnego napędu

Modelowanie i analiza numeryczna procesu pękania szkieletu pianek ceramicznych

Badania adhezji pomiędzy cząstkami ceramiki a metalem w kompozytach ceramiczno-metalowych

Modelowanie rozwoju mikrostruktury dla materiałów polikrystalicznych o sieci HCP na nieproporcjonalnych ścieżkach odkształcenia

Analiza deformacji i zniszczenia pianek korundowych otrzymywanych metodą żelowania

Metodyka oceny rozwoju uszkodzenia zmęczeniowego z wykorzystaniem nowoczesnych technik badawczych dla wybranych materiałów konstrukcyjnych

Numeryczne modelowanie procesów metalurgii proszków metodą elementów dyskretnych

Recent results on dynamic contact of a Gao beam

The talk presents recent results for a model for the nonlinear Gao beam that allows for the study of vibrations about a buckled state. It focuses on a version of the model that includes contact with a reactive or perfectly rigid foundation or obstacle. This study is motivated in part by the applications to MEMS (Micro- Elecrto- Mechanical Systems) actuators, grippers, etc.

We present the model of the beam, talk briefly about its properties and depict numerical simulations of oscillations about a buckled state. Then, we describe the model when: an obstacle is situated below it that constraints the oscillations; two beams are jointed; a stochastic force and a random shape of the obstacle are allowed; the development of a crack in the beam; and the case when the beam is connected to a rod. The latter is a configuration found in MEMS.

Grafen – właściwości, technologie, zastosowania

Modyfikowanie własności trybologicznych powierzchni krzemu za pomocą wodnych roztworów chlorków metali alkalicznych

Grafen – właściwości, technologie, zastosowania

On applications and computational results for a newly developed thermodynamically compatible viscoelastic model

Klasyczne oszacowania własności efektywnych kompozytów z wtrąceniami różniącymi się znacząco kształtem i właściwościami

Zagadnienie jednorodności w ograniczonych i domkniętych strukturach materiałów kompozytowych

Modelowanie zjawiska rozdrobnienia ziaren w procesach zaawansowanych deformacji plastycznych

Wspólne seminarium ZMM i ZWM poświęcone pamięci Prof. VLADIMIRA N. KUKUDZHANOVA (1931-2013)

• D.Sc. Lychev S.
  
  The geometrical methods in the theory of growing solids
  
  

  The geometrical conceptions which can form the basis for the mathematical theory of growing deformable bodies are considered. Within this approach the growing body is represented as continuous family of smooth manifolds endowed with non-Euclidian material connection. Specific properties of this connection such as torsion perform the mathematical description of the structural inhomogeneity phenomenon that appears in growing solids as the result of growing process.

• Bychkov P.
  
  The experimental identification of the models of growing solids
  
  

  The experimental technology for the identification of the mathematical models of growing solids is considered. The technology is based on the method of holographic interferometry.

Rozmiar reprezentatywnego elementu objętości w ujęciu probabilistycznym

Zastosowanie kryterium uplastycznienia z uwzględnieniem ciśnienia hydrostatycznego i różnicy wytrzymałości przy ściskaniu i rozciąganiu do modelowania procesu tłoczenia blach

Niestowarzyszone prawo płynięcia plastycznego z wykorzystaniem pochodnej ułamkowej

Badania nad technologią Materii Programowalnej. Koncepcja funkcjonalnie ewoluujących mikrostruktur.

Contact of particles via interface

Analysis and optimal design of complex systems

Complex systems are systems where only their functions are required and they are not defined a priori. We propose a special approach to analyze them and to even reach their optimal design. Our approach, Intelligent Optimal Design of Complex Systems, is different from Data Mining that many people consider as the miracle process of extracting knowledge from huge amount of raw data as it requires a lot of treatments of the data. A book that describes it in details may be downloaded from http://www.cadlm.com/coi___publications_460.htm. For each particular problem we need:

In the lecture, we shall also give explicit examples to allow its understanding.

Analysis and optimal design of complex systems

Complex systems are systems where only their functions are required and they are not defined a priori. We propose a special approach to analyze them and to even reach their optimal design. Our approach, Intelligent Optimal Design of Complex Systems, is different from Data Mining that many people consider as the miracle process of extracting knowledge from huge amount of raw data as it requires a lot of treatments of the data. A book that describes it in details may be downloaded from http://www.cadlm.com/coi___publications_460.htm. For each particular problem we need:

In the lecture, we shall also give explicit examples to allow its understanding.

Modeling of effective elastic constants and fracture toughness in metal-ceramic composites with interpenetrating microstructure

Zginanie i łamanie „nanowież” przy pomocy AFM: interfejs Si/SiO2 oraz „wieże” z PMMA

On mechanical characterization of materials and diagnosis of structures by inverse analyses: some procedures and applications

In this seminar a survey is briefly presented of some recent research contributions to the methodology of inverse structural analysis based on statical tests for diagnosis of possibly damaged structures and for mechanical characterization of materials in diverse industrial environments. The following issues are briefly considered with reference to engineering applications: identifications of parameters in elastic-plastic and brittle material models and of residual stresses on the basis of indentation experiments in situ on metal structures; diagnosis, both superficially and in depth, of concrete dams, possibly affected by alkali-silica-reaction or otherwise damaged; mechanical characterization of free-foils and laminates by cruciform and compression tests and digital image correlation measurements.

Oszacowania właściwości efektywnych polikryształów o teksturze włóknistej

Moduł Younga kompozytów Cr/Al2O3 domieszkowanych renem – badania doświadczalne i obliczenia numeryczne

Ewolucja kształtu i niejawny schemat całkowania w zagadnieniach zużycia

Pomiary sił oraz naprężeń podczas zginania i łamania „nanowież” przy pomocy mikroskopu sił atomowych

Kontakt powierzchni chropowatych

Termomechaniczna analiza zużycia przy cyklicznym poślizgu na kontakcie powierzchni.

Mechanical Properties of Porous Organosilicate Glass Thin Films

Hybrid organic-inorganic glasses exhibit unique electro-optical properties along with excellent thermal stability, and therefore, this class of materials has attracted considerable interest in materials science and engineering. However, their fragile nature remains a fundamental challenge for their integration in advanced products. This talk focuses on the mechanical properties of nanoporous organosilicate glasses (OSGs), including elastic modulus and fracture toughness, but also cohesive and adhesive failure in thin film stacks. It will be demonstrated that novel synthesis approaches to manufacture nanoporous materials with optimized topology, particularly self-assembly processes, are able to control pore size and pore topology. Particularly, elastic modulus values close to the Hashin-Shtrikman upper bound can be reached for thin films with periodically arranged pore structures with constant pore size.
Double cantilever beam (DCB) testing provides the energy release rate of thin films. In addition, in-situ micro-DCB tests in an X-ray microscope allow to image crack propagation processes with sub-100nm resolution. Nanoindentation experiments are usually used to measure the elastic modulus of thin films, however, this technique is able to provide fracture toughness information as well. A wedge-shape indenter is used to delaminate ULK films locally. The fracture energy associated with the indentation induced delamination is evaluated considering the pore densification process.

Kompozyty ceramiczno-metalowe: podstawy fizyko-chemiczne, zagadnienia technologiczne, kierunki badań.

Strukturalne i mechaniczne skutki deformacji plastycznej w warunkach cyklicznie zmiennego schematu odkształcenia.

Wybrane charakterystyki warstw indukowanych wiązką jonów. Przegląd literatury i badania własne.

Rozkład zdolności magazynownia energii podczas deformacji niejednorodnej

Wyznaczanie charakterystyk materiałowych przy cyklicznym ścinaniu cienkich blach.

Wykorzystanie profilometrii skaningowej i fal ultradźwiękowych do oceny kontaktu powierzchni chropowatych.

Zastosowanie koncepcji sprężystych stanów własnych do opracowania nowego sposobu specyfikacji potencjałów oddziaływań atomowych.

Koncepcja materii programowalnej i wybrane problemy jej realizacji

Właściwości efektywne kompozytów ceramiczno-metalowych: modelowanie a eksperyment

Numeryczna symulacja rozwoju uszkodzeń w warstwach izolacji termicznej

On the axiomatic foundations of the theory of growing solids

Schemat przejścia mikro-makro dla sprężysto-lepkoplastycznych materiałów niejednorodnych.

Badania wytrzymałościowe miedzi beztlenowej wysokiej przewodności (OFHC Cu)

Odwzorowanie geometrii symulowanych defektów w stali austenitycznej przy użyciu termografii impulsowej.

Modelowanie i symulacja numeryczna dynamicznych procesów zniszczenia ciągliwych materiałów metalicznych.

Wpływ mikrostruktury na naprężenia termiczne powstające w procesie produkcji kompozytu - eksperyment i modelowanie.

Numeryczne modelowanie geometrii przestrzennych struktur piankowych

An efficient approach to the numerical solution of nonconvex variational problems

We propose a new approach to the numerical treatment of nonconvex static/evolutionary problems in continuum mechanics of solids. The main idea is to replace the original microscopic energy density by its polyconvexification. For this problem, first-order optimality conditions are derived and used in finding a discrete solution. The effectiveness of the method is illustrated with some numerical experiments. This is a joint work with Soeren Bartels (Bonn).

Asymptotyczny model zużycia ciał sztywnych

Asymptotyczny model zużycia ciał sztywnych

Mikromechaniczne modelowanie tarcia anizotropowego

Modelowanie ewolucji mikrostruktur martenzytycznych w stopach z pamięcią kształtu