Published November 29, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

Comparative Study of the Effective Properties of 0–3 and Gyroid Triply Periodic Minimal Surface Cement‐Piezocomposites

Creators

  • 1. Indian Institute of Technology Mandi
  • 2. Nanyang Technological University
  • 3. King Khalid University
  • 4. University of Sfax
  • 5. Anyang University
  • 6. Hanyang University

Description

Abstract In the present numerical simulation work, effective elastic and piezoelectric properties are calculated and a comparative study is conducted on a cement matrix‐based piezocomposite with 0–3 and gyroid triply periodic minimal surface (TPMS) inclusions. The present study compares the effective properties of different piezoelectric materials having two different types of connectivity of the inclusions namely, 0–3 inclusions where the inclusions are physically separated from each other and are embedded within the matrix and the second one is TPMS inclusions having interpenetrating phase type connectivity. Effective properties are calculated for four different materials at five different volume fractions namely, 10%, 15%, 20%, 25%, and 30% volume fractions of inclusion by volume. In terms of effective properties and direct piezoelectric effect, TPMS piezocomposite is found to perform better compared to 0–3 piezocomposite. Lead‐free piezoelectric material 0.5Ba(Ca 0.8 Zr 0.2 )O 3 − 0.5(Ba 0.7 Ca 0.3 )TiO 3 demonstrates better performance compared to all other material inclusions studied. The present study attempts to highlight improved piezoelectric effective properties of lead‐free material‐based piezocomposites with TPMS inclusions.

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

Translated Description (Arabic)

الخلاصة في أعمال المحاكاة العددية الحالية، يتم حساب الخصائص المرنة والكهربائية الإجهادية الفعالة ويتم إجراء دراسة مقارنة على مركب إجهادي قائم على مصفوفة الأسمنت مع تضمينات 0–3 والسطح الأدنى الدوري الثلاثي للجيروسكوب (TPMS). تقارن الدراسة الحالية الخصائص الفعالة للمواد الكهربائية الإجهادية المختلفة التي لها نوعان مختلفان من التوصيل للشوائب وهما، 0–3 شوائب حيث يتم فصل الشوائب فعليًا عن بعضها البعض ويتم تضمينها في المصفوفة والثانية هي شوائب TPMS التي لها اتصال من نوع طور الاختراق. يتم حساب الخصائص الفعالة لأربع مواد مختلفة عند خمسة كسور حجم مختلفة وهي 10 ٪ و 15 ٪ و 20 ٪ و 25 ٪ و 30 ٪ كسور حجم التضمين بالحجم. من حيث الخصائص الفعالة والتأثير الكهربائي الإجهادي المباشر، وجد أن المركب الإجهادي TPMS يؤدي أداءً أفضل مقارنة بالمركب الإجهادي 0–3. تُظهر المواد الكهربائية الإجهادية الخالية من الرصاص 0.5Ba (Ca 0.8 Zr 0.2 )O 3 - 0.5(Ba 0.7 Ca 0.3 )TiO 3 أداءً أفضل مقارنة بجميع شوائب المواد الأخرى التي تمت دراستها. تحاول هذه الدراسة تسليط الضوء على الخواص المحسنة الفعالة للكهرباء الإجهادية للمركبات الإجهادية الخالية من الرصاص مع تضمينات نظام مراقبة ضغط الإطارات.

Translated Description (French)

Résumé Dans le présent travail de simulation numérique, les propriétés élastiques et piézoélectriques efficaces sont calculées et une étude comparative est menée sur un piézocomposite à base de matricede ciment avec des inclusions de 0–3 et de surface minimale périodique triplement gyroïdienne (TPMS). La présente étude compare les propriétés efficaces de différents matériaux piézoélectriques ayant deux types différents de connectivité des inclusions à savoir, des inclusions 0–3 où les inclusions sont physiquement séparées les unes des autres et sont intégrées dans la matrice et la seconde est des inclusions TPMS ayant une connectivité de type à phase interpénétrante. Les propriétés efficaces sont calculées pour quatre matériaux différents à cinq fractions volumiques différentes, à savoir 10 %, 15 %, 20 %, 25 % et 30 % de fractions volumiques d'inclusion en volume. En termes de propriétés efficaces et d'effet piézoélectrique direct, le piézocomposite TPMS est plus performant que le piézocomposite 0–3. Le matériau piézoélectrique sans plomb 0,5Ba (Ca 0,8 Zr 0,2 )O 3 − 0,5(Ba 0,7 Ca 0,3 )TiO 3 présente de meilleures performances par rapport à toutes les autres inclusions de matériau étudiées. La présente étude tente de mettre en évidence les propriétés piézoélectriques efficaces améliorées des piézocomposites à base de matériaux sans plomb avec des inclusions de TPMS.

Translated Description (Spanish)

Resumen En el presente trabajo de simulación numérica, se calculan las propiedades elásticas y piezoeléctricas efectivas y se realiza un estudio comparativo en un piezocompuesto a base de matriz de cemento con 0–3 inclusiones de superficie mínima triplemente periódica (TPMS) y giroscópica. El presente estudio compara las propiedades efectivas de diferentes materiales piezoeléctricos que tienen dos tipos diferentes de conectividad de las inclusiones, a saber, 0–3 inclusiones donde las inclusiones están físicamente separadas entre sí y están incrustadas dentro de la matriz y el segundo son inclusiones TPMS que tienen conectividad de tipo de fase interpenetrante. Las propiedades efectivas se calculan para cuatro materiales diferentes en cinco fracciones de volumen diferentes, a saber, 10%, 15%, 20%, 25% y 30% de fracciones de volumen de inclusión por volumen. En términos de propiedades efectivas y efecto piezoeléctrico directo, se encuentra que el piezocompuesto TPMS funciona mejor en comparación con el piezocompuesto 0–3. El material piezoeléctrico sin plomo 0.5Ba (Ca 0.8 Zr 0.2 )O 3 − 0.5(Ba 0.7 Ca 0.3 )Tío 3 demuestra un mejor rendimiento en comparación con todas las demás inclusiones de material estudiadas. El presente estudio intenta resaltar las propiedades efectivas piezoeléctricas mejoradas de los piezocompuestos basadosen material sin plomo con inclusiones de TPMS.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة مقارنة للخصائص الفعالة للأسمنت السطحي الأدنى الدوري الثلاثي 3-0 والمركبات الإجهادية
Translated title (French)
Étude comparative des propriétés efficaces des piézocomposites à ciment de surface minimal tridimensionnel 0–3 etgyroïdien
Translated title (Spanish)
Estudio Comparativo de las Propiedades Efectivas de Cemento Superficial Mínimo Triplemente Periódico 0–3 y Giroide ‐Piezocompuestos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4310808567
DOI
10.1002/gch2.202200122

Is supplement to
https://openalex.org/W4285802202 (Other)
https://openalex.org/W4242480814 (Other)
https://openalex.org/W3082440218 (Other)
https://openalex.org/W3008690834 (Other)
https://openalex.org/W2943188944 (Other)
https://openalex.org/W2380293314 (Other)
https://openalex.org/W2137307547 (Other)
https://openalex.org/W2082293200 (Other)
https://openalex.org/W2051270029 (Other)
https://openalex.org/W2014315543 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1486486475
  • https://openalex.org/W1509121010
  • https://openalex.org/W1966692579
  • https://openalex.org/W1968443906
  • https://openalex.org/W1969706687
  • https://openalex.org/W1970736432
  • https://openalex.org/W1974109087
  • https://openalex.org/W1974441517
  • https://openalex.org/W1982079914
  • https://openalex.org/W1993429231
  • https://openalex.org/W1995996121
  • https://openalex.org/W1998078162
  • https://openalex.org/W1998399347
  • https://openalex.org/W1999009097
  • https://openalex.org/W2001176933
  • https://openalex.org/W2005622718
  • https://openalex.org/W2007837711
  • https://openalex.org/W2008142724
  • https://openalex.org/W2011593087
  • https://openalex.org/W2017386929
  • https://openalex.org/W2024017321
  • https://openalex.org/W2028725864
  • https://openalex.org/W2046299427
  • https://openalex.org/W2051251118
  • https://openalex.org/W2052570566
  • https://openalex.org/W2055724929
  • https://openalex.org/W2057673663
  • https://openalex.org/W2058847045
  • https://openalex.org/W2062388566
  • https://openalex.org/W2067472596
  • https://openalex.org/W2073473172
  • https://openalex.org/W2084774443
  • https://openalex.org/W2129704922
  • https://openalex.org/W2132251969
  • https://openalex.org/W2132330531
  • https://openalex.org/W2134735488
  • https://openalex.org/W2135681380
  • https://openalex.org/W2144804459
  • https://openalex.org/W2145856055
  • https://openalex.org/W2154133456
  • https://openalex.org/W2195615205
  • https://openalex.org/W2251397827
  • https://openalex.org/W2261352718
  • https://openalex.org/W2318848228
  • https://openalex.org/W2336706636
  • https://openalex.org/W2594144057
  • https://openalex.org/W2612989680
  • https://openalex.org/W2621646536
  • https://openalex.org/W2621742060
  • https://openalex.org/W2621810024
  • https://openalex.org/W2621863178
  • https://openalex.org/W2622129558
  • https://openalex.org/W2622355163
  • https://openalex.org/W2623093957
  • https://openalex.org/W2623434439
  • https://openalex.org/W2623730171
  • https://openalex.org/W2623887819
  • https://openalex.org/W2624269249
  • https://openalex.org/W2624620759
  • https://openalex.org/W2624641277
  • https://openalex.org/W2775354423
  • https://openalex.org/W2888743618
  • https://openalex.org/W2889986850
  • https://openalex.org/W2895771865
  • https://openalex.org/W2897053361
  • https://openalex.org/W2961886349
  • https://openalex.org/W2967450769
  • https://openalex.org/W2987511994
  • https://openalex.org/W3049342151
  • https://openalex.org/W3082235056
  • https://openalex.org/W3089926456
  • https://openalex.org/W3104090430
  • https://openalex.org/W3142585887
  • https://openalex.org/W3183957034
  • https://openalex.org/W4205532540
  • https://openalex.org/W4229915228
  • https://openalex.org/W4237954598
  • https://openalex.org/W4240987904
  • https://openalex.org/W4244854854
  • https://openalex.org/W4280605590
  • https://openalex.org/W4283332027