"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF7037
ETF7037 "MITMEMASTAABILINE DÜNAAMIKA MIKROSTRUKTUURIGA TAHKISTES (1.01.2007−31.12.2010)", Arkadi Berezovski, Tallinna Tehnikaülikool, TTÜ Küberneetika Instituut.
ETF7037
MITMEMASTAABILINE DÜNAAMIKA MIKROSTRUKTUURIGA TAHKISTES
MULTISCALE DYNAMICS IN MICROSTRUCTURED SOLIDS
1.01.2007
31.12.2010
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP250 Tahke aine: struktuur, termilised ja mehhaanilised omadused, kristallograafia, phase equilibria1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)100,0
PerioodSumma
01.01.2007−31.12.2007169 800,00 EEK (10 852,20 EUR)
01.01.2008−31.12.2008169 800,00 EEK (10 852,20 EUR)
01.01.2009−31.12.2009163 008,00 EEK (10 418,11 EUR)
01.01.2010−31.12.2010163 008,00 EEK (10 418,11 EUR)
42 540,62 EUR

Iga materjal omab põhimõtteliselt hierarhilist struktuuri alates aatomitest kuni makrostruktuurini. Struktuuride suur mitmekesisus võimaldab luua keerukate omadustega materjale. Arvutusvõimsuste kiire tõus soodustab mikrostruktuuriga materjalide realistlikumate ja keerulisemate matemaatiliste mudelite kasutamist. Projekti eesmärgiks on: · Lokaalse deformatsiooni mehhanismi mõistmine üksiku mittehomogeensuse tera tasandil: deformatsiooni ühildamatus naaberterade vahel polükristallides, pinge kontsentratsioon ja jaotus komposiitmaterjalide koostisosade vahel jne · Üksikute mittehomogeensuse komponentide suurusega võrreldavate struktuuride (struktuurielementide) pingeanalüüs · Heterogeensete materjalide omaduste ennustamine · Lokaalse purunemise simulatsioon. Purunemine heterogeenses materjalis ei ole põhjustatud pinge ja deformatsiooni keskväärtustest, mida saab määrata homogeensetes materjalides, vaid terade piiril või lahutuspindadel saavutatud maksimaalsetest väärtustest. Mikrostruktuuri dünaamika modelleerimine koosneb kolmest põhisammust: · Mikrostruktuuri esitamine realistlikul viisil · Ääretingimuste esitamiseks sobiva numbrilise skeemi valimine · Koostisosade olekuvõrrandi tuvastamine Teaduspõhised numbrilised simulatsioonid koos informatsiooni salvestamise, taasesitamise ja analüüsiga on teinud võimalikuks optimeerida mitte üksnes spetsiaalsete materjalide omadusi vaid ka kogu toormaterjalide kasulikuks produktiks muutmise protsessi.
Every material, in principle, contains a hierarchy of structural levels, from the atomic to the macrostructural level. The nearly infinite variety of possible structures gives rise to the similarly complex arrays of properties exhibited by materials. The tremendous increase of computational capabilities has strongly favored the development of numerical simulations based on a more realistic description of microstructure on the basis of more complex mathematical models. The project has following objectives: · The understanding of local deformation mechanisms in heterogeneous materials at the level of individual heterogeneities: strain incompatibilities between neighboring grains in a polycrystal, stress concentration and distributions in the constituents of composite materials, etc. · The stress analysis of structures/components, the size of which is comparable to that of the individual heterogeneities. · The prediction of overall properties of heterogeneous materials. · The simulation of local damage processes. Damage initiation in heterogeneous materials is not driven by the mean values of stress and strain in each constituent, that might be estimated by homogenization methods, but by some maximal values reached at some places of the heterogeneous microstructures (near grain boundaries or interfaces). The modeling of microstructure dynamics proceeds in three main steps: · representation of the microstructure in a realistic manner, · choice of the numerical techniques to solve the boundary value problem and · identification of the constitutive equations of the constituents. Science-based numerical simulations in combination with new methods for storing, retrieving, and analyzing information may make it possible to optimize not only the properties of specific substances but also entire processes for turning raw materials into useful objects.