Dissertations / Theses on the topic 'Phase Field Fracture'
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Agrawal, Vaibhav. "Multiscale Phase-field Model for Phase Transformation and Fracture." Research Showcase @ CMU, 2016. http://repository.cmu.edu/dissertations/850.
Full textAbdollahi, Amir. "Phase-field modeling of fracture in ferroelectric materials." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2012. http://hdl.handle.net/10803/285833.
Full textLos materiales ferroeléctricos poseen únicas propiedades electro-mecánicas y por eso se utilizan para los micro-dispositivos como sensores, actuadores y transductores. No obstante, debido a la fragilidad intrínseca de los ferroeléctricos, el diseño óptimo de los dispositivos electro-mecánicos es altamente dependiente de la comprensión del comportamiento de fractura en estos materiales. Los procesos de fractura en ferroeléctricos son notoriamente complejos, sobre todo debido a las interacciones entre campos de tensión y eléctricos y los fenómenos localizados en zona de fractura (formación y evolución de los dominios de las diferentes variantes cristalográficas). Los modelos de campo de fase son particularmente útiles para un problema tan complejo, ya que una sola ecuación diferencial parcial que gobierna el campo de fase lleva a cabo a la vez (1) el seguimiento de las interfaces de una manera suave (grietas, paredes de dominio) y (2) la modelización de los fenómenos interfaciales como las energías de la pared de dominio o las condiciones de las caras de grieta. Tal modelo no tiene ninguna dificultad, por ejemplo en la descripción de la nucleación de los dominios y las grietas o la ramificación y la fusión de las grietas. Además, la naturaleza variacional de estos modelos facilita el acoplamiento de múltiples físicas (campos eléctricos y mecánicos en este caso). La principal aportación de esta tesis es la propuesta de un modelo campo de fase para la simulación de la formación y evolución de la microestructura y la nucleación y propagación de grietas en materiales ferroeléctricos. El modelo aúna dos modelos de campo de fase para la fractura frágil y para la formación de dominios ferroeléctricos. La aplicación de elementos finitos a la teoría es descrita. Las simulaciones muestran las interacciones entre la microestructura y la fractura del bajo cargas mecánicas y electro-mecánicas. Otro de los objetivos de esta tesis es la codificación de diferentes condiciones de contorno de grieta porque estas condiciones afectan en gran medida el comportamiento de la fractura de ferroeléctricos. La imposición de estas condiciones se discuten y se comparan con los resultados de modelos clasicos para validar los modelos propuestos. Las simulaciones muestran los efectos de diferentes condiciones, cargas electro-mecánicas y medios que llena el hueco de la grieta en la propagación de las fisuras y la microestructura del material. En un tercer paso, el modelo se modifica mediante la introducción de una condición que representa el comportamiento asimétrico en tensión y compresión. El modelo modificado hace posible explicar el crecimiento de la grieta anisotrópica en ferroeléctricos. Este modelo también se utiliza para el análisis de la fractura de los actuadores ferroeléctricos, lo que demuestra el potencial del modelo para su futura aplicación. El modelo se extiende también a policristales mediante la introducción de microestructuras policristalinas realistas en el modelo. Modos de fractura inter y trans-granulares de propagación se observan en las simulaciones. Por último y para completar, la teoría del campo de fase se extiende para la simulación de las grietas conductivas y algunas simulaciones preliminares también se realizan en tres dimensiones. Principales características del fenómeno de la propagación de la grieta predicho por las simulaciones de esta tesis se comparan directamente con las observaciones experimentales.
Muixí, Ballonga Alba. "Locally adaptive phase-field models and transition to fracture." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2020. http://hdl.handle.net/10803/669747.
Full textEn aquesta tesi es proposa un nou model computacional per a simular la propagació de fractures de manera eficient, a partir de la combinació d’un model de camp de fase en petits subdominis al voltant dels extrems de les fissures, i d’un model discontinu a la resta del domini. El model combinat manté els avantatges de tots dos tipus de model. El model continu determina la propagació de la fissura, i el model discontinu descriu explícitament la fissura en gairebé tot del domini, amb una discretització més grollera i el conseqüent estalvi en cost computacional. Als subdominis de camp de fase, la discretització es refina per tal d’aproximar bé la solució, mentre que a la part discontínua, les fissures s’incorporen a la discretització grollera a partir de l’eXtended Finite Element Method (XFEM). A mesura que les fissures es propaguen pel domini, la discretització s’actualitza automàticament i, lluny dels extrems, la representació suavitzada de les fissures a partir del camp de fase es reemplaça per una representació discontínua. El primer pas és definir una estratègia de refinament adaptatiu pels models continus de camp de fase. En aquesta tesi es proposen dues alternatives diferents. Totes dues consideren dos tipus d’elements, estàndards i refinats, que es mapen a la malla inicial. Als elements refinats, l’espai d’aproximació es refina uniformement. La continuïtat entre elements de tipus diferent s’imposa en forma feble per facilitar el tractament de les aproximacions no conformes, sense que s’escampi el refinament ni haver d’imposar restriccions als nodes de la interfície, donant lloc a un refinament molt localitzat. La primera estratègia adaptativa es basa en una formulació Hybridizable Discontinuous Galerkin (HDG) del problema, que imposa continuïtat entre elements en forma feble. La segona es basa en una formulació contínua més eficient; es fa servir una aproximació contínua del Mètode dels Elements Finits a les regions estàndards i refinades i, aleshores, a la interfície entre les dues regions s’imposa la continuïtat en forma feble amb el mètode de Nitsche. Les estratègies adaptatives refinen la discretització a mesura que les fissures es propaguen, i es poden afegir a un codi per a models de camp de fase de manera senzilla. No obstant, el cost computacional es pot reduir encara més fent servir el model combinat. Lluny dels extrems de les fissures, la representació suavitzada del camp de fase es substitueix per discontinuïtats en una discretització de XFEM, i els elements es desrefinen. El model combinat es formula a partir de l’estratègia adaptativa contínua. Els exemples numèrics inclouen bifurcació i coalescència de fissures, i un exemple en 3D.
Ziaei-Rad, Vahid. "Phase field approach to fracture : massive parallelization and crack identification." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de Catalunya, 2016. http://hdl.handle.net/10803/396154.
Full textEl método de phase field ha demostrado ser una herramienta importante en la mecánica de fractura computacional el cual no requiere el seguimiento complicado de una fractura y es capaz de predecir la nucleación y la ramificación. Sin embargo, el coste computacional de un método de este tipo es alto debido a un pequeño parámetro de regularización de longitud, que a su vez limita el tamaño del elemento máximo que se puede utilizar en una malla de los elementos finitos. En esta disertación, hemos desarrollado un algoritmo paralelo de forma masiva en la unidad de procesamiento gráfico (GPU) para aliviar esta dificultad en el caso de rotura frágil dinámica. En particular, hemos adoptado el método de los elementos finitos en una malla no estructurada combinada con integradores explícitos de segundo orden. A medida que los métodos explícitos encajan adecuadamente con el paradigma de la GPU especialmente en términos de hilo y la jerarquía de memoria, se resuelve un problema de elastodinámica cuando la actualización de phase field se basa en un flujo de gradiente, de modo que una implementación totalmente explícita es factible. Para asegurar la estabilidad, se diseñó una estrategia adaptativa de tiempo para tener en cuenta la disminución del paso de tiempo crítico durante la evolución de los campos. Hemos demostrado el rendimiento de los modelos de phase field GPU-implementado por medio de ejemplos numéricos representativos, con los que se estudió el efecto de la viscosidad artificial, un parámetro artificial que sirva como entrada, y se compara las predicciones de la trayectoria ramificada de la grieta a partir de tres modelos de phase field populares. Por otra parte, se verificó el método de convergencia con los estudios y se realizó un estudio para demostrar la escala lineal deseada del programa en términos del tiempo de reloj de pared por el tiempo físico en función del número de grados de libertad. Una de las ideas principales del método de phase field es emplear una representación distribuida de una grieta discreta. Sin embargo, en algunas aplicaciones todavía es conveniente tener la ruta de grieta explícita disponible, o incluso desarrollar un mecanismo para introducir caminos de crack con el objetivo de sustituir en parte un modelo de fisura distribuida de propagación. En esta disertación, se presenta un método variacional para identificar la ruta de grietas en los enfoques de phase field en problemas de fractura. El método ha demostrado ser un éxito no sólo por una simple grieta curvada, sino también por múltiples grietas y ramificadas. El algoritmo emplea la técnica de supresión no máxima, un procedimiento tomado del campo de procesamiento de imágenes, para detectar un área de delimitación que cubre la cresta del perfil de phase field. A continuación, se continúa con la etapa de determinar un spline cúbico para representar la trayectoria de la grieta y mejorarlo a través de un proceso de optimización restringida. Para demostrar la eficacia de nuestro método, proporcionamos los resultados con tres conjuntos de ejemplos representativos. El algoritmo desarrollado se puede combinar con uno en apertura crack, para la interpretación más elaborada de simulaciones de phase field. Este es el tema de la siguiente parte de la tesis. En esta tesis, también ofrecemos una forma variacional para calcular la apertura de grietas de los enfoques de phase field a la fractura. También demostramos el rendimiento de nuestro método con tres conjuntos de ejemplos representativos, y verificar los resultados con un valor de referencia apropiado. Tener la geometría grieta disponible a partir de un enfoque de phase field puede proporcionar una interpretación más elaborada de las simulaciones de phase field. También puede ofrecer una posibilidad de desarrollar esquemas numéricos con menos costes para una propagación de la grieta de accionamiento hidráulico de sólidos impermeables. Este será el tema de nuestro futuro trabajo.
Omatuku, Emmanuel Ngongo. "Phase field modeling of dynamic brittle fracture at finite strains." Master's thesis, Faculty of Engineering and the Built Environment, 2019. http://hdl.handle.net/11427/30172.
Full textSchlueter, Alexander [Verfasser], and Charlotte [Akademischer Betreuer] Kuhn. "Phase Field Modeling of Dynamic Brittle Fracture / Alexander Schlueter ; Betreuer: Charlotte Kuhn." Kaiserslautern : Technische Universität Kaiserslautern, 2018. http://d-nb.info/116213397X/34.
Full textDeogekar, Sai Sharad. "A Computational Study of Dynamic Brittle Fracture Using the Phase-Field Method." University of Cincinnati / OhioLINK, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1439455086.
Full textTanne, Erwan. "Variational phase-field models from brittle to ductile fracture : nucleation and propagation." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLX088/document.
Full textPhase-field models, sometimes referred to as gradient damage, are widely used methods for the numerical simulation of crack propagation in brittle materials. Theoretical results and numerical evidences show that they can predict the propagation of a pre-existing crack according to Griffith’s criterion. For a one- dimensional problem, it has been shown that they can predict nucleation upon a critical stress, provided that the regularization parameter is identified with the material’s internal characteristic length.In this work, we draw on numerical simulations to study crack nucleation in commonly encountered geometries for which closed-form solutions are not available. We use U- and V-notches to show that the nucleation load varies smoothly from the one predicted by a strength criterion to the one of a toughness criterion when the strength of the stress concentration or singularity varies. We present validation and verification of numerical simulations for both types of geometries. We consider the problem of an elliptic cavity in an infinite or elongated domain to show that variational phase field models properly account for structural and material size effects.In a second movement, this model is extended to hydraulic fracturing. We present a validation of the model by simulating a single fracture in a large domain subject to a control amount of fluid. Then we study an infinite network of pressurized parallel cracks. Results show that the stimulation of a single fracture is the best energy minimizer compared to multi-fracking case. The last example focuses on fracturing stability regimes using linear elastic fracture mechanics for pressure driven fractures in an experimental geometry used in petroleum industry which replicates a situation encountered downhole with a borehole called burst experiment.The last part of this work focuses on ductile fracture by coupling phase-field models with perfect plasticity. Based on the variational structure of the problem we give a numerical implementation of the coupled model for parallel computing. Simulation results of a mild notch specimens are in agreement with the phenomenology of ductile fracture such that nucleation and propagation commonly reported in the literature
Parrinello, Antonino. "A rate-pressure-dependent thermodynamically-consistent phase field model for the description of failure patterns in dynamic brittle fracture." Thesis, University of Oxford, 2017. https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:c6590f4f-f4e2-40e3-ada1-49ba35c2a594.
Full textKuhn, Charlotte [Verfasser], and Ralf [Akademischer Betreuer] Müller. "Numerical and Analytical Investigation of a Phase Field Model for Fracture / Charlotte Kuhn. Betreuer: Ralf Müller." Kaiserslautern : Technische Universität Kaiserslautern, 2013. http://d-nb.info/1035405563/34.
Full textBhowmick, Sauradeep. "Advanced Smoothed Finite Element Modeling for Fracture Mechanics Analyses." University of Cincinnati / OhioLINK, 2021. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1623240613376967.
Full textCajuhi, Tuanny Verfasser], Lorenzis Laura [Akademischer Betreuer] De, and Pietro [Akademischer Betreuer] [Lura. "Fracture in porous media : phase-field modeling, simulation and experimental validation / Tuanny Cajuhi ; Laura De Lorenzis, Pietro Lura." Braunschweig : Technische Universität Braunschweig, 2019. http://d-nb.info/1180601521/34.
Full textSridhar, Ashish [Verfasser], and Marc-André [Akademischer Betreuer] Keip. "Phase-field modeling of microstructure and fracture evolution in magneto-electro-mechanics / Ashish Sridhar ; Betreuer: Marc-André Keip." Stuttgart : Universitätsbibliothek der Universität Stuttgart, 2020. http://d-nb.info/1232727903/34.
Full textNigro, Claudio F. "Phase field modeling of flaw-induced hydride precipitation kinetics in metals." Licentiate thesis, Malmö högskola, Institutionen för materialvetenskap och tillämpad matematik (MTM), 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mau:diva-7787.
Full textAldakheel, Fadi [Verfasser], and Christian [Akademischer Betreuer] Miehe. "Mechanics of nonlocal dissipative solids : gradient plasticity and phase field modeling of ductile fracture / Fadi Aldakheel ; Betreuer: Christian Miehe." Stuttgart : Universitätsbibliothek der Universität Stuttgart, 2016. http://d-nb.info/1118370228/34.
Full textSchwaab, Marie-Émeline. "Growth of interacting cracks : numerical approach to "En-passant" fracture." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1276/document.
Full textMacroscopic failure of a material happens generally through the coalescence of micro-defects rather than the catastrophic propagation of a single crack. It is therefore advisable to study fracture problems in which many cracks interact. The case of en-passant crack pairs (EP-cracks), two parallel and offset cracks approaching each other by propagating through their inner tips, presents a marked interest as these cracks can be found in various natural (bones, oceanic rifts,..) or industrial (civil engineering,…) situations. Despite the large variety of scales and materials in which these cracks are observed, their trajectories present a remarkably self-similar hook-shape. This shape result from the crack-crack interaction, first repulsive before becoming attractive, and its origin is poorly understood. In particular, the initial repulsive behaviour seems to question the validity of linear elastic fracture mechanics (LEFM). In this thesis, we first studied EP-cracks in the LEFM framework. The study of the initial kink angle and the simulation of crack paths showed against all expectations that LEFM is able to reproduce qualitatively the hook-shaped paths. Precise predictions of specific characteristics, such as the magnitude of repulsion, requires a more refined model of the material behaviour. We then used a phase-field model to augment the material representation. As they are strongly influenced by the characteristic length scale of the phase-field, the new simulated trajectories indicate that it is possible to develop a more quantitatively correct model. An attractive prospect is to link this characteristic length to the material microstructure
Li, Tianyi. "Gradient-damage modeling of dynamic brittle fracture : variational principles and numerical simulations." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX042/document.
Full textIn civil engineering, mechanical integrity of the reinforced concrete structures under severe transient dynamic loading conditions is of paramount importance for safety and calls for an accurate assessment of structural behaviors in presence of dynamic crack propagation. In this work, we focus on the constitutive modeling of concrete regarded as an elastic-damage brittle material. The strain localization evolution is governed by a gradient-damage approach where a scalar field achieves a smeared description of dynamic fracture phenomena. The contribution of the present work is both theoretical and numerical. We propose a variationally consistent formulation of dynamic gradient damage models. A formal definition of several energy release rate concepts in the gradient damage model is given and we show that the dynamic crack tip equation of motion is governed by a generalized Griffith criterion. We then give an efficient numerical implementation of the model based on a standard finite-element spatial discretization and the Newmark time-stepping methods in a parallel computing framework. Simulation results of several problems are discussed both from a computational and physical point of view. Different damage constitutive laws and tension-compression asymmetry formulations are compared with respect to their aptitude to approximate brittle fracture. Specific properties of the dynamic gradient damage model are investigated for different phases of the crack evolution: nucleation, initiation, propagation, arrest, kinking and branching. Comparisons with experimental results are also performed in order to validate the model and indicate its further improvement
Schänzel, Lisa-Marie [Verfasser], and Christian [Akademischer Betreuer] Miehe. "Phase field modeling of fracture in rubbery and glassy polymers at finite thermo-viscoelastic deformations / Lisa-Marie Schänzel. Betreuer: Christian Miehe." Stuttgart : Universitätsbibliothek der Universität Stuttgart, 2015. http://d-nb.info/1069107409/34.
Full textWu, Chi. "Time-dependent Topology Optimisation for Implantable Devices." Thesis, The University of Sydney, 2022. https://hdl.handle.net/2123/29237.
Full textWu, Yi. "Topology optimization in structural dynamics : vibrations, fracture resistance and uncertainties." Thesis, Paris Est, 2022. http://www.theses.fr/2022PESC2007.
Full textThe objective of this thesis is to develop density based-topology optimization methods for several challenging dynamic structural problems. First, we propose a normalization strategy for elastodynamics to obtain optimized material distributions of the structures that reduces frequency response and improves the numerical stabilities of the bi-directional evolutionary structural optimization (BESO). Then, to take into account uncertainties in practical engineering problems, a hybrid interval uncertainty model is employed to efficiently model uncertainties in dynamic structural optimization. A perturbation method is developed to implement an uncertainty-insensitive robust dynamic topology optimization in a form that greatly reduces the computational costs. In addition, we introduce a model of interval field uncertainty into dynamic topology optimization. The approach is applied to single material, composites and multi-scale structures topology optimization. Finally, we develop a topology optimization for dynamic brittle fracture structural resistance, by combining topology optimization with dynamic phase field fracture simulations. This framework is extended to design impact-resistant structures. In contrast to stress-based approaches, the whole crack propagation is taken into account into the optimization process
Goswami, Somdatta [Verfasser], Timon [Akademischer Betreuer] Rabczuk, Stephane [Gutachter] Bordas, and Magd Abel [Gutachter] Wahab. "Phase field modeling of fracture with isogeometric analysis and machine learning methods / Somdatta Goswami ; Gutachter: Stephane Bordas, Magd Abel Wahab ; Betreuer: Timon Rabczuk." Weimar : Bauhaus-Universität Weimar, 2021. http://d-nb.info/122878924X/34.
Full textMsekh, Mohammed Abdulrazzak Verfasser], Timon [Akademischer Betreuer] Rabczuk, Lorenzis Laura [Gutachter] De, and Tom [Gutachter] [Lahmer. "Phase Field Modeling for Fracture with Applications to Homogeneous and Heterogeneous Materials / Mohammed Abdulrazzak Msekh ; Gutachter: Laura De Lorenzis, Tom Lahmer ; Betreuer: Timon Rabczuk." Weimar : Bauhaus-Universität Weimar, 2017. http://d-nb.info/1135592950/34.
Full textMsekh, Mohammed Abdulrazzak Verfasser], Timon [Akademischer Betreuer] [Rabczuk, Lorenzis Laura Gutachter] De, and Tom [Gutachter] [Lahmer. "Phase Field Modeling for Fracture with Applications to Homogeneous and Heterogeneous Materials / Mohammed Abdulrazzak Msekh ; Gutachter: Laura De Lorenzis, Tom Lahmer ; Betreuer: Timon Rabczuk." Weimar : Bauhaus-Universität Weimar, 2017. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170615-32291.
Full textKramer, Sharlotte Lorraine Bolyard Ravichandran G. (Guruswami) Ravichandran G. (Guruswami) Bhattacharya Kaushik. "Phase-shifting full-field interferometric methods for in-plane tensorial stress determination for fracture studies /cSharlotte Lorraine Bolyard Kramer ; Guruswami Ravichandran, committee chair and advisor ; Kaushik Bhattacharya, co-advisor." Diss., Pasadena, Calif. : California Institute of Technology, 2009. http://resolver.caltech.edu/CaltechETD:etd-05272009-094456.
Full textQuintanas, Corominas Adrià. "Towards a high-performance computing finite element simulation framework for virtual testing of composite structures." Doctoral thesis, Universitat de Girona, 2019. http://hdl.handle.net/10803/669323.
Full textL’objectiu d’aquesta tesis doctoral és el desenvolupament i implementació d’un marc computacional d’alt rendiment (HPC, de les sigles en anglès de High Performance Computing) amb el fi de realitzar proves virtuals d’estructures fetes de materials compòsits. En aquest sentit, aquesta tesis presenta la formulació de diversos models constitutius basats en la teoria de la mecànica de danys continus així com la seva implementació en el codi de simulació HPC anomenat Alya. La verificació i validació dels models i la seva implementació es realitza comparant les prediccions numèriques amb solucions analítiques i dades experimentals. Els resultats demostren la fiabilitat dels models formulats així com el potencial i avantatges oferts pels codis de simulació HPC. Per tant, el resultat d’aquesta tesis és tant la formulació dels models de dany progressiu com el marc numèric de simulació anomenat Alya-VITECOST.
Staudinger, Ulrike. "Morphologie und Bruchverhalten von Block- und Multipfropfcopolymeren." Doctoral thesis, [S.l. : s.n.], 2007. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1187261828675-34703.
Full textCheng, Zifeng. "Modelling Brittle Fractures with Finite Elements: A Time-independent Phase-field Model." Thesis, Faculty of Engineering, School of Civil Engineering, 2020. https://hdl.handle.net/2123/29350.
Full textSommer, Liesel [Verfasser], and Christian [Akademischer Betreuer] Engwer. "An unfitted discontinuous Galerkin scheme for a phase-field approximation of pressurized fractures / Liesel Sommer ; Betreuer: Christian Engwer." Münster : Universitäts- und Landesbibliothek Münster, 2019. http://d-nb.info/1201729483/34.
Full textBorden, Michael Johns. "Isogeometric analysis of phase-field models for dynamic brittle and ductile fracture." Thesis, 2012. http://hdl.handle.net/2152/ETD-UT-2012-08-6113.
Full texttext
(9312344), Xiaorong Cai. "PHASE FIELD MODELING OF MICROSTRUCTURE EVOLUTION IN CRYSTALLINE MATERIALS." Thesis, 2020.
Find full textThe material responses and the deformation pattern of crystals are strongly influ- enced by their microstructure, crystallographic texture and the presence of defects of various types.
In electronics, Sn coatings are widely used in circuits to protect conductors, reduce oxidation and improve solderability. However, the spontaneous growth of whiskers in Sn films causes severe system failures. Based on extensive experimental results, whiskers are observed to grow from surface grains with shallow grain boundaries. The underlying mechanism for these surface grains formation is crucial to predict potential whisker sites. A phase field model is coupled with a single crystal plasticity model and applied to simulate the grain boundary migration as well as the grain rotation process in Sn thin film, which are two possible mechanisms for surface grain formation. The grain boundary migration of three columnar grains is modeled and no surface grain is formed due to large plastic dissipation. In polycrystal Sn thin film, the nucleation of subgrains with shallow grain boundaries is observed for certain grain orientations on the film surface and the location of which corresponds to the regions with high strain energy density. From these simulations, it can be concluded that the grain rotation is the mechanism for whisker grain formation and the nucleated subgrains may be the potential whisker sites.
Sn-based solders are also widely used in electronics packaging. The reliability and the performance of SAC (Sn-Ag-Cu) solders are of key importance for the miniaturiza- tion of electronics. The interfacial reaction between Cu substrates and Sn-based sol- ders forms two types of brittle intermetallic compounds (IMCs), Cu6Sn5 and Cu3Sn.
During the operation, the interconnecting solders usually experience thermal loading
and electric currents. These environmental conditions result in the nucleation of voids
in Cu3Sn layer and the growth of the IMCs. A phase field damage model is applied
to model the fracture behavior in Cu/Sn system with different initial void densities
and different Cu3Sn thickness. The simulation results show the fracture location is
dependent on the Cu3Sn thickness and the critical stress for fracture can be increased
by lowering the void density and Cu3Sn thickness.
In alloys, the stacking fault energy varies with the local chemical composition. The effects of the stacking fault energy fluctuation on the strengthening of alloys are studied using phase field dislocation method (PFDM) simulations that model the evolution of partial dislocations in materials at zero temperature. Some examples are shown to study the dependency of the yield stress on the stacking fault energy, the decorrelation of partial dislocations in the presence of impenetrable and penetrable particles. Simulations of the evolution of partial dislocations in a stacking fault energy landscape with local fluctuations are presented to model the responses of high entropy alloys. A strong size dependency is observed with a maximum strength when the mean region size approaches the average equilibrium stacking fault width. The strength of high entropy alloys could be improved by controlling the disorder in the chemical misfit.
Kramer, Sharlotte Lorraine Bolyard. "Phase-Shifting Full-Field Interferometric Methods for In-Plane Tensorial Stress Determination for Fracture Studies." Thesis, 2009. https://thesis.library.caltech.edu/2176/3/02A_chap2.pdf.
Full textAnisotropic fracture criteria can be established with understanding of full-field stresses near a crack. The anisotropy of the stresses implies that the full in-plane tensorial stress is required, but current experimental optical techniques only give the sum or difference of principal stresses, motivating development of experimental methods that combines two experimental techniques to determine all of the stress components, such as the proposed hybrid experimental method of phase-shifting photoelasticity and transmission Coherent Gradient Sensing (CGS). This thesis establishes this method for stress determination around cracks in photoelastic materials.
This experimental method first requires a new theory for the use of CGS, a wavefront shearing interferometry technique, for photoelastic materials. The first analysis of transmission wavefront shearing interferometry for photoelastic materials is experimentally demonstrated using CGS in full field for a compressed polycarbonate plate with a side V-shaped notch with good agreement with theoretical data. For the hybrid experimental method, a six-step phase-shifting photoelasticity method determines principal stress directions and the difference of principal stresses, and the transmission CGS method utilizes a standard four-step phase-shifting method to measure the x and y first derivatives of the sum of principal stresses, which are numerically integrated for the sum of principal stresses. The full-field principal stresses may then be separated, followed by the Cartesian and polar coordinate stresses using the principal stress directions and the polar angle. The method is first demonstrated for in-plane tensorial stress determination for a compressed polycarbonate plate with a side V-shaped notch with good comparison to theoretical stress fields. The CGS-photoelasticity experimental method is then applied to determine stresses around Mode I-dominant cracks in Homalite-100. The experimental stress fields have excellent agreement with the full-field 2D asymptotic crack solution using the Mode I and Mode II stress intensity factor values calculated from the experimental data. With this foundation of stress determination around cracks in photoelastic materials and with some future analysis, this experimental method can be extended to determine stresses in anisotropic crystals for fracture studies.
Arriaga, e. Cunha Miguel Torre do Vale. "Stability Analysis of Metals Capturing Brittle and Ductile Fracture through a Phase Field Method and Shear Band Localization." Thesis, 2016. https://doi.org/10.7916/D8RX9HPR.
Full textCarka, Dorinamaria. "Non-Linear Analysis of Ferroelastic/Ferroelectric Materials." 2012. http://hdl.handle.net/2152/19499.
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