| Source DB | fr |
|---|---|
| Institution | ULiège |
| Code | 26_15264 |
| Unit | ULiège_u001 |
| Begin | 10/1/2020 |
| End | |
| title fr | Développent d'un modèle multi-physique multi-échelle-temporelle pour composites à mémoire de forme |
| title nl | |
| title en | Development of Multi-physics Multi-(time)-scale Methods for Shape-Memory-Composite Materials |
| Description fr | Nous nous intéressons à la classe des composites polymériques à mémoire de forme (SMC) synthétisés avec des fibres électriquement conductrices et des particules magnétiques (sub)-microniques noyées dans une matrice polymère. Les charges conductrices sont introduites de telle sorte que le stimulus thermique nécessaire à l'activation mécanique soit magnétique. Des modèles numériques qui analysent les déformations macroscopiques sous couplage électro-magnéto-thermo-mécanique (EM-TM) en tenant compte de la nature multi-échelle du matériau ne sont actuellement pas disponibles. Avec une source EM d'une fréquence de 100 à 200 kHz requise pour obtenir la température nécessaire pour déclencher l'effet de mémoire de forme, une difficulté est que l'échelle de temps du problème EM (t ≈ 1 μs) serait petite par rapport à l’échelle de temps des déformations TM observées (en s). Une deuxième difficulté est que les champs EMétant des champs à valeurs vectorielles et discontinus à travers les interfaces matérielles, on ne peut généralement pas procéder avec des éléments finis nodaux standard. L'objectif du projet est donc de développer un modèle multi-physique multi-échelle en tempsqui s'appuie sur les éléments finis Mixtes et sur une stratégie de couplage faible. Les propriétés des matériaux homogénéisés pourles composites SM avec des charges électriques et magnétiques de taille (sous) micrométrique seront prédites par une méthode d'homogénéisation. La validation des modèles numériques des SMC sera effectuée par rapport aux données expérimentales mises à dispositionà partir d'un projet en cours. |
| Description nl | |
| Description en | We are interested in the class of shape memory composites (SMC) synthesized with (sub)-micron electrically conductive fibers and magnetic particles embedded in a polymer matrix. The conductive fillers are introduced such that the thermal stimulus required for mechanical activation is magnetic. Numerical models that analyze the macroscopic shape transformations with the involved electro-magneto-thermo-mechanical (EMTM) coupling and multi-scale nature are currently unavailable. With EM source of 100-200 kHz frequency neededto obtain the temperature required to trigger the shape memory effect, one difficulty is that the time-scale of the EM problem (t≈1μs) would be small compared to observed TM deformation time-scale (in s). Therefore dynamic effects coupling the time-scales of EM and TM problem need to be taken into account by a weak coupling strategy. A second difficulty is that EM fields being vector-valued and discontinuous fields across material interfaces, one typically cannot proceed with standard nodal finite elements. Thus edge elements with degrees of freedom on edges of the element (Nédélec basis in H(Curl;Ω)) along with nodal elements (Lagrange basis in H1(Ω)), termed as Mixed-FEM, will be employed. The objective of the project is to develop a multi-physics multi-time-scale model that relies on Mixed-FEM and on a weak coupling strategy. Homogenized properties for SMC with electric and magnetic fillers will be predictedby a homogenization method. Validation of the numerical models for SMC will be performed against experimental data made availablefrom an ongoing project. |
| Qualifiers | |
| Personal | |
| Collaborations |
