Published January 1, 2019 | Version v1
Publication Open

Influence of the Micromechanics Models and Volume Fraction Distribution on the Overall Behavior of SiC/Al Functionally Graded Pressurized Cylinders

Creators

  • 1. Universidade Federal do Ceará

Description

The assessment of the differences in results obtained from various micromechanics homogenization schemes, as well as the implications of assuming different volume fraction profiles was carried out in the present work.The functionally graded composite chosen for the analysis was Al-SiC and comparisons were made in terms of stress and strain distributions along the wall of an internally pressurized hollow cylinder.Different micromechanics homogenization schemes were implemented into Abaqus as user-defined subroutines (UMAT).The numerical simulations were compared to a set of analytical solutions available on the literature.The obtained results varied substantially according to the homogenization scheme employed.It was also found that the type of function chosen to describe the volume fraction distribution plays a major role on the development of the hoop stresses.Additionally, the finite element analysis showed significant stress variation when the actual volume fraction distribution was used.These gradients did not appear when the same profile was approximated by smooth exponential functions.This paper points out some important issues related to common practices associated with the analysis of FGM composites and serves as an overture to a more in-depth discussion of such problems.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم إجراء تقييم للاختلافات في النتائج التي تم الحصول عليها من مختلف مخططات تجانس الميكانيكا الدقيقة، بالإضافة إلى الآثار المترتبة على افتراض ملفات تعريف مختلفة لكسر الحجم في العمل الحالي. كان المركب المصنف وظيفيًا الذي تم اختياره للتحليل هو SIC وتم إجراء مقارنات من حيث توزيعات الإجهاد والإجهاد على طول جدار أسطوانة مجوفة مضغوطة داخليًا. تم تنفيذ مخططات تجانس الميكانيكا الدقيقة المختلفة في Abaqus كروتينات فرعية محددة من قبل المستخدم (UMAT) تمت مقارنة المحاكاة العددية بمجموعة من الحلول التحليلية المتاحة في الأدبيات. اختلفت النتائج التي تم الحصول عليها بشكل كبير وفقًا لمخطط التجانس المستخدم. كما وجد أن نوع الوظيفة المختارة لوصف توزيع كسور الحجم يلعب دورًا رئيسيًا في تطوير ضغوط الطوق. بالإضافة إلى ذلك، أظهر تحليل العناصر المحدودة تباينًا كبيرًا في الإجهاد عند استخدام توزيع كسور الحجم الفعلي. لم تظهر هذه التدرجات عندما تم تقريب نفس الملف الشخصي من خلال الوظائف الأسية السلسة. تشير هذه الورقة إلى بعض القضايا المهمة المتعلقة بالممارسات الشائعة المرتبطة بتحليل مركبات تشويه الأعضاء التناسلية للإناث وخدمته كمقدمة لمناقشة أكثر تعمقا لمثل هذه المشاكل.

Translated Description (French)

L'évaluation des différences dans les résultats obtenus à partir de divers schémas d'homogénéisation de la micromécanique, ainsi que les implications de l'hypothèse de différents profils de fraction volumique a été effectuée dans le présent travail. Le composite fonctionnellement classé choisi pour l'analyse était Al-SiC et des comparaisons ont été faites en termes de répartition des contraintes et des déformations le long de la paroi d'un cylindre creux sous pression interne. Différents schémas d'homogénéisation de la micromécanique ont été mis en œuvre dans Abaqus en tant que sous-programmes définis par l'utilisateur (UMAT).Les simulations numériques ont été comparées à un ensemble de solutions analytiques disponibles dans la littérature. Les résultats obtenus variaient considérablement selon le schéma d'homogénéisation utilisé. Il a également été constaté que le type de fonction choisi pour décrire la distribution des fractions volumiques joue un rôle majeur dans le développement des contraintes de cerceau. En outre, l'analyse par éléments finis a montré une variation significative des contraintes lorsque la distribution réelle des fractions volumiques était utilisée. Ces gradients n'apparaissaient pas lorsque le même profil était approché par des fonctions exponentielles lisses. Cet article souligne certaines questions importantes liées aux pratiques courantes associées à l'analyse des composites MGF et sert comme une ouverture à une discussion plus approfondie de ces problèmes.

Translated Description (Spanish)

La evaluación de las diferencias en los resultados obtenidos de varios esquemas de homogeneización micromecánica, así como las implicaciones de asumir diferentes perfiles de fracción de volumen se llevó a cabo en el presente trabajo. El compuesto funcionalmente clasificado elegido para el análisis fue Al-SiC y se realizaron comparaciones en términos de distribuciones de tensión y deformación a lo largo de la pared de un cilindro hueco presurizado internamente. Se implementaron diferentes esquemas de homogeneización micromecánica en Abaqus como subrutinas definidas por el usuario (UMAT).Las simulaciones numéricas se compararon con un conjunto de soluciones analíticas disponibles en la literatura. Los resultados obtenidos variaron sustancialmente de acuerdo con el esquema de homogeneización empleado. También se encontró que el tipo de función elegida para describir la distribución de la fracción volumétrica juega un papel importante en el desarrollo de las tensiones circunferenciales. Además, el análisis de elementos finitos mostró una variación significativa de la tensión cuando se utilizó la distribución real de la fracción volumétrica. Estos gradientes no aparecieron cuando se aproximó el mismo perfil mediante funciones exponenciales suaves. Este documento señala algunas cuestiones importantes relacionadas con las prácticas comunes asociadas con el análisis de compuestos y servicios de MGF. como una obertura a una discusión más profunda de tales problemas.

Files

1679-7825-lajss-16-04-e187.pdf.pdf

Files (1.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f59952fc8b0d438b59e9111b02a10921
1.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير نماذج الميكانيكا الدقيقة وتوزيع الكسور الحجمية على السلوك العام للأسطوانات المضغوطة المتدرجة وظيفيًا
Translated title (French)
Influence des modèles micromécaniques et de la répartition de la fraction volumique sur le comportement global des cylindres sous pression à gradient fonctionnel SiC/Al
Translated title (Spanish)
Influencia de los modelos micromecánicos y la distribución de la fracción de volumen en el comportamiento general de los cilindros presurizados con grado funcional de SiC/Al

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2926840756
DOI
10.1590/1679-78255433

Is supplement to
https://openalex.org/W4388818836 (Other)
https://openalex.org/W4311423469 (Other)
https://openalex.org/W4290061931 (Other)
https://openalex.org/W4287871859 (Other)
https://openalex.org/W3004988633 (Other)
https://openalex.org/W2976367905 (Other)
https://openalex.org/W2593108601 (Other)
https://openalex.org/W2289950201 (Other)
https://openalex.org/W2141622991 (Other)
https://openalex.org/W2030960401 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1967085077
  • https://openalex.org/W1973534940
  • https://openalex.org/W1984292853
  • https://openalex.org/W1989292230
  • https://openalex.org/W1991022154
  • https://openalex.org/W1991767675
  • https://openalex.org/W1998952926
  • https://openalex.org/W1999830249
  • https://openalex.org/W2004534757
  • https://openalex.org/W2010899058
  • https://openalex.org/W2038997772
  • https://openalex.org/W2062513647
  • https://openalex.org/W2065332647
  • https://openalex.org/W2066389426
  • https://openalex.org/W2072176741
  • https://openalex.org/W2072241839
  • https://openalex.org/W2072335342
  • https://openalex.org/W2072954894
  • https://openalex.org/W2077635023
  • https://openalex.org/W2096105657
  • https://openalex.org/W2147699377
  • https://openalex.org/W2155867638
  • https://openalex.org/W2165084730
  • https://openalex.org/W2235947504
  • https://openalex.org/W2340731698
  • https://openalex.org/W2898316262
  • https://openalex.org/W4252108467
  • https://openalex.org/W4256409843
  • https://openalex.org/W4300194361