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Auteur Muliana, Anastasia H.
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Affiner la rechercheA micromechanical formulation for piezoelectric fiber composites with nonlinear and viscoelastic constituents / Muliana, Anastasia H. in Acta materialia, Vol. 58 N° 9 (Mai 2010)
in Acta materialia > Vol. 58 N° 9 (Mai 2010) . - pp. 3332–3344
Titre : A micromechanical formulation for piezoelectric fiber composites with nonlinear and viscoelastic constituents Type de document : texte imprimé Auteurs : Muliana, Anastasia H., Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : pp. 3332–3344 Note générale : Métallurgie Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Piezoelectricity Active composites Micromechanical modeling Viscoelasticity High electric field Résumé : This study presents a simplified micromechanical model to predict electromechanical behaviors of piezocomposites, having ferroelectric fibers and polymer matrix. A nonlinear electromechanical constitutive model is formulated for the ferroelectric fibers, i.e. PZT fibers. The nonlinearity is due to polarization switching in the PZT materials under high electric field and compression stress. Phenomenological models are used to represent stress–strain and polarization–electric field hysteresis responses during polarization switching. The nonlinear electromechanical constitutive relation is verified using hysteresis polarization and strain responses of PZT-51. Effective responses of piezocomposites at various fiber volume contents, generated using the simplified micromechanical model, are also compared with available experimental data. The effects of viscoelastic polymer matrix on the overall electromechanical hysteresis and creep behaviors of piezocomposites are also examined. DEWEY : 669 ISSN : 1359-6454 En ligne : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645410000935 [article] A micromechanical formulation for piezoelectric fiber composites with nonlinear and viscoelastic constituents [texte imprimé] / Muliana, Anastasia H., Auteur . - 2011 . - pp. 3332–3344.
Métallurgie
Langues : Anglais (eng)
in Acta materialia > Vol. 58 N° 9 (Mai 2010) . - pp. 3332–3344
Mots-clés : Piezoelectricity Active composites Micromechanical modeling Viscoelasticity High electric field Résumé : This study presents a simplified micromechanical model to predict electromechanical behaviors of piezocomposites, having ferroelectric fibers and polymer matrix. A nonlinear electromechanical constitutive model is formulated for the ferroelectric fibers, i.e. PZT fibers. The nonlinearity is due to polarization switching in the PZT materials under high electric field and compression stress. Phenomenological models are used to represent stress–strain and polarization–electric field hysteresis responses during polarization switching. The nonlinear electromechanical constitutive relation is verified using hysteresis polarization and strain responses of PZT-51. Effective responses of piezocomposites at various fiber volume contents, generated using the simplified micromechanical model, are also compared with available experimental data. The effects of viscoelastic polymer matrix on the overall electromechanical hysteresis and creep behaviors of piezocomposites are also examined. DEWEY : 669 ISSN : 1359-6454 En ligne : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645410000935
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°12 (Decembre 2006) . - 1354-1362 p.
Titre : Multiscale Nonlinear Framework for the Long-Term Behavior of Layered Composite Structures Titre original : Cadre non-linéaire de Mesures pour le Comportement à Long Terme des Structures Composées Posées Type de document : texte imprimé Auteurs : Haj-Ali, Rami, Auteur ; Muliana, Anastasia H., Auteur ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique Article en page(s) : 1354-1362 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Nonlinear response Composite structures Composite materials Fiber reinforced polymers Réponse non-linéaire Structures composées Matières composites Polymères renforcés de fibres Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : This paper presents an integrated micromechanical—structural framework for local—global nonlinear and time-dependent analysis of fiber reinforced polymer composite materials and structures. The proposed modeling approach involves nested multiscale micromodels for unidirectional and continuous filament mat (CFM) layers. In addition, a sublaminate model is used to provide a three-dimensional (3D) effective anisotropic and continuum response to represent the nonlinear viscoelastic behavior of a through-thickness periodical multilayered material system. The 3D multiscale material framework is integrated with a displacement-based finite-element code to perform structural analyses. The time-dependent responses in the unidirectional and CFM layers are exclusively attributed to their matrix constituents. The Schapery nonlinear viscoelastic model is used with a newly developed recursive.iterative integration method applied for the polymeric matrix. The fiber medium is linear and transversely isotropic. The in situ long-term response of the matrix constituents is calibrated and verified using long-term creep coupon tests. Good prediction ability is shown by the proposed framework for the overall viscoelastic behavior of the layered material. Material and geometric nonlinearities of I-shape thick composite columns, having vinylester resin reinforced with E-glass unidirectional (roving) and CFM layers, are studied to illustrate the capability of the multiscale material-structural framework. Nonlinear elastic behavior and creep collapse analyses of the I-shape column are performed. The recursive—iterative and stress correction algorithms, which are implemented and executed simultaneously at each material scale, enhance equilibrium and avoid misleading convergent states.
Cet article présente un cadre structural micro-mécanique intégré pour l'analyse dépendante globale locale non linéaire et de temps des matières composites et des structures de polymère renforcées de fibres. L'approche modelante proposée implique niché multi-mesures des micro-modèles pour des couches continues et continues de la natte de filament (CFM). En outre, un modèle de sublaminate est employé pour fournir (3D) une réponse efficace tridimensionnelle anisotrope et de continuum pour représenter le comportement visco-élastique non linéaire de-a-par le système matériel multicouche périodique d'épaisseur. Le cadre matériel du multi-mesures 3D est intégré avec un code d'élément fini basé par déplacement pour exécuter des analyses structurales. Les réponses dépendantes de temps dans les couches continues et de CFM sont exclusivement attribuées à leurs constituants de matrice. Le modèle visco-élastique non linéaire de Schapery est employé avec une méthode nouvellement développée d'intégration de recursive.iterative appliquée pour la matrice polymère. Le milieu de fibre est linéaire et transversalement isotrope. La réponse à long terme in situ des constituants de matrice est calibrée et vérifiée en utilisant les essais à long terme de bon de fluage. De bonnes capacités de prévision sont montrées par le cadre proposé pour le comportement visco-élastique global du matériel posé. Non des linéarités matérielles et géométriques des colonnes composées épaisses de I-forme, ayant la résine de vinylester renforcée avec l'E-verre continu (boudinant) et des couches de CFM, sont étudiées pour illustrer les possibilités du multi-mesures le cadre structural matériel. Des analyses élastiques non linéaires d'effondrement de comportement et de fluage de la colonne de I-forme sont exécutées. Les algorithmes récursif-itératifs et d'effort de correction, qui sont mis en application et exécutés simultanément à chaque balance matérielle, augmentent l'équilibre et l'évitent de tromper les états convergents.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : rami.haj-ali@ce.gatech.edu, amuliana@neo.tamu.edu [article] Multiscale Nonlinear Framework for the Long-Term Behavior of Layered Composite Structures = Cadre non-linéaire de Mesures pour le Comportement à Long Terme des Structures Composées Posées [texte imprimé] / Haj-Ali, Rami, Auteur ; Muliana, Anastasia H., Auteur ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique . - 1354-1362 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°12 (Decembre 2006) . - 1354-1362 p.
Mots-clés : Nonlinear response Composite structures Composite materials Fiber reinforced polymers Réponse non-linéaire Structures composées Matières composites Polymères renforcés de fibres Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : This paper presents an integrated micromechanical—structural framework for local—global nonlinear and time-dependent analysis of fiber reinforced polymer composite materials and structures. The proposed modeling approach involves nested multiscale micromodels for unidirectional and continuous filament mat (CFM) layers. In addition, a sublaminate model is used to provide a three-dimensional (3D) effective anisotropic and continuum response to represent the nonlinear viscoelastic behavior of a through-thickness periodical multilayered material system. The 3D multiscale material framework is integrated with a displacement-based finite-element code to perform structural analyses. The time-dependent responses in the unidirectional and CFM layers are exclusively attributed to their matrix constituents. The Schapery nonlinear viscoelastic model is used with a newly developed recursive.iterative integration method applied for the polymeric matrix. The fiber medium is linear and transversely isotropic. The in situ long-term response of the matrix constituents is calibrated and verified using long-term creep coupon tests. Good prediction ability is shown by the proposed framework for the overall viscoelastic behavior of the layered material. Material and geometric nonlinearities of I-shape thick composite columns, having vinylester resin reinforced with E-glass unidirectional (roving) and CFM layers, are studied to illustrate the capability of the multiscale material-structural framework. Nonlinear elastic behavior and creep collapse analyses of the I-shape column are performed. The recursive—iterative and stress correction algorithms, which are implemented and executed simultaneously at each material scale, enhance equilibrium and avoid misleading convergent states.
Cet article présente un cadre structural micro-mécanique intégré pour l'analyse dépendante globale locale non linéaire et de temps des matières composites et des structures de polymère renforcées de fibres. L'approche modelante proposée implique niché multi-mesures des micro-modèles pour des couches continues et continues de la natte de filament (CFM). En outre, un modèle de sublaminate est employé pour fournir (3D) une réponse efficace tridimensionnelle anisotrope et de continuum pour représenter le comportement visco-élastique non linéaire de-a-par le système matériel multicouche périodique d'épaisseur. Le cadre matériel du multi-mesures 3D est intégré avec un code d'élément fini basé par déplacement pour exécuter des analyses structurales. Les réponses dépendantes de temps dans les couches continues et de CFM sont exclusivement attribuées à leurs constituants de matrice. Le modèle visco-élastique non linéaire de Schapery est employé avec une méthode nouvellement développée d'intégration de recursive.iterative appliquée pour la matrice polymère. Le milieu de fibre est linéaire et transversalement isotrope. La réponse à long terme in situ des constituants de matrice est calibrée et vérifiée en utilisant les essais à long terme de bon de fluage. De bonnes capacités de prévision sont montrées par le cadre proposé pour le comportement visco-élastique global du matériel posé. Non des linéarités matérielles et géométriques des colonnes composées épaisses de I-forme, ayant la résine de vinylester renforcée avec l'E-verre continu (boudinant) et des couches de CFM, sont étudiées pour illustrer les possibilités du multi-mesures le cadre structural matériel. Des analyses élastiques non linéaires d'effondrement de comportement et de fluage de la colonne de I-forme sont exécutées. Les algorithmes récursif-itératifs et d'effort de correction, qui sont mis en application et exécutés simultanément à chaque balance matérielle, augmentent l'équilibre et l'évitent de tromper les états convergents.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : rami.haj-ali@ce.gatech.edu, amuliana@neo.tamu.edu
