Inżynieria lądowa i transport

Dyscyplina naukowa: Inżynieria lądowa i transport

Temat: Badania eksperymentalne i modelowanie kompozytów metalowo-ceramicznych o strukturze infiltrowanej pod działaniem obciążeń mechanicznych

Topic: Experimental investigation and modelling of metal ceramic-composites with infiltrated structure under mechanical loading

Promotor: Prof. Dr hab. inż. Tomasz Sadowski, dr h.c.

Email: t.sadowski@pollub.pl

Opis

Tematyka badawcza obejmuje wykonanie badań eksperymentalnych i symulacji numerycznych w programie ABAQUS dotyczących zachowania się infiltrowanych kompozytów metalowo-ceramicznych obciążanych quasi-statycznych. Jest ona przedmiotem rozpoczynającego się projektu NCN - UMO-2019/33/B/ST8/01263.

Badania eksperymentalne wykonanie będą na kompozytach metalowo-ceramicznych zbudowanych z pianek ceramicznych Al2O3 lub SiC i wypełnionych aluminium Al. Program eksperymentalny obejmuje wykonanie testów quasi-statycznych przy jednosiowym rozciąganiu i ściskaniu oraz ocenę odporności na pękanie w testach trójpunktowego zginania. Wykorzystana zostanie uniwersalna maszyna wytrzymałościowa  MTS 25 kN lub 100 kN, z zastosowaniem systemu cyfrowej korelacji obrazy ARAMIS. Badania obejmują wykonanie testów ściskania z zastosowaniem szybkich kamer do monitorowania procesu zniszczenia kompozytu.

Modelowanie numeryczne procesów uszkadzania i zniszczenia opracowane zostanie przy zastosowaniu programu ABAQUS, z możliwością opracowania własnych podprogramów. Stąd wymagana jest wstępnie znajomość programowania w językach fortran 90/95 oraz znajomość lub gotowość nauczenia się języków C++ i wewnętrznego w ABAQUS – python. 

Celem doktoratu jest opracowanie wielkoskalowego modelu uszkadzania i pękania kompozytów metalowo-ceramicznych poddanych oddziaływaniu obciążeń quasi-statycznych.

Słowa kluczowe: Infiltrowane kompozyty metalowo-ceramiczne, badania quasi-statyczne, modelowanie MES

Description:

The scientific investigations obey experimental testing and numerical modelling in ABAQUS system of infiltrated metal-ceramic composites subjected to quasi-static. This problem will be solved in NCN grant UMO-2019/33/B/ST8/01263.

Experimental investigations will be performed on metal-ceramic composites manufactured using ceramic foams Al2O3 or SiC filled with Al. Experimental program obeys quasi-static tests in uniaxial tension and compression and assessment of fracture toughness in 3-point bending. Tests will be done with universal testing machines MTS 25 kN or  100kN with application of digital image correlation system ARAMIS. Testing includes compression tests with application of high speed cameras to monitor failure process of composites.

Numerical modelling of damage and fracture processes will be done using ABAQUS programme, with possible creation of own subroutines. Therefore, as preliminary requirements is desired knowledge of programming language fortran 90/95 and knowledge or ability to learn C++ and internal language python in ABAQUS.

The aim of the doctoral thesis is elaboration of multi-scale model of damage and failure of infiltrated metal-ceramic composites subjected to quasi-static loadings.

Keywords: Infiltrated metal-ceramic composites, quasi-static  experimental testing, FEA modelling