Project detail

Experimental evaluation and computational modelling of response of ceramic foams on mechanical load

Duration: 01.01.2014 — 31.12.2016

Funding resources

Czech Science Foundation - Standardní projekty

- whole funder (2013-01-01 - 2016-12-31)

On the project

Keramické pěny s otevřenou pórovitostí jsou předmětem technologického zájmu v široké řadě průmyslových odvětví. Jejich budoucímu nasazení do dalších aplikací brání především to, že jejich odezva na mechanické zatížení nesplňuje zatím některé minimální požadavky. Spolehlivé modelování těchto struktur podložené experimentální validací tvoří nezbytný nástroj pro další vývoj keramických pěn, zvláště v případech, kdy se základní pěnová struktura kombinuje s vhodným povlakem. Klasické teorie kontinua neobsahují intrinsický rozměr a selhávají tudíž při predikci experimentálně pozorovaných rozměrových efektů, když geometrické rozměry vzorku jsou srovnatelné s charakteristickými rozměry mikrostruktury materiálu. Zobecněné teorie kontinua umožňují zachytit rozměrové efekty a rozšiřují tak Stanovení odezvy keramických pěn při mechanickém zatěžování s využitím dat z tahové zkoušky pro čisté pěny a pěny s polymerním nebo keramickým povlakem. Využití gradientní teorie elasticity a numerické homogenizace založené na MKP pro simulaci porušování těles z keramických pěnových materiálů.

Description in English
Determination of the ceramic foam performance during mechanical loading based on tensile data for pure foams and foams with polymer and/or ceramic coating. The application of the strain gradient elasticity and homogenization schemes to analyse failure of structures consisting of real ceramic foams

Keywords
Teorie kontinua vyššího řádu, homogenizace, trhlina, rozměrový efekt, bimateriálové rozhraní, MKP, kompozitní materiály, porézní keramiky, keramické pěny, povlaky

Key words in English
Higher order continuum theory, homogenization, crack, size effect, bimaterial interface, FEM, composite materials, porous ceramics,foam ceramics, coatings

Mark

GA14-11234S

Default language

Czech

People responsible

Dlouhý Ivo, prof. Ing., CSc. - fellow researcher
Kotoul Michal, prof. RNDr., DrSc. - principal person responsible

Units

NCC Energy - Fracture Mechanics Division
- beneficiary (2014-01-01 - 2016-12-31)

Results

ŠEVEČEK, O.; BERMEJO, R.; PROFANT, T.; KOTOUL, M. Influence of the T-stress on the crack bifurcation phenomenon in ceramic laminates. In 20th European Conference on Fracture (ECF 2014). Procedia Materials Science. Procedia Materials Science Volume 3. Trondheim, Norsko: Elsevier, 2014. p. 1062-1067. ISBN: 9781632669094. ISSN: 2211-8128.
Detail

KOTOUL, M.; PROFANT, T. Asymptotic solution for interface crack between two materials governed by dipolar gradient elasticity. Engineering Fracture Mechanics, 2018, vol. 201, no. 1, p. 80-106. ISSN: 0013-7944.
Detail

ŠEVEČEK, O.; LEGUILLON, D.; PROFANT, T.; KOTOUL, M. Validity of the Finite Fracture Mechanics based Asymptotic Analysis for Predictions of Crack Deflection in Thin Layers of Ceramic Laminates. In Advances in Fracture and Damage Mechanics XIII. Key Engineering Materials (print). Švýcarsko: Trans Tech Publications, 2015. p. 237-240. ISBN: 978-3-03835-235-8. ISSN: 1013-9826.
Detail

BERTOLLA, L.; DLOUHÝ, I.; BOCCACCINI, A. Preparation and characterization of Bioglass(R)-based scaffolds reinforced bypoly-vinyl alcohol/microfibrillated cellulose composite coating. Journal of the European Ceramic Society, 2014, vol. 34, no. 14, p. 3379-3387. ISSN: 0955-2219.
Detail

BERTOLLA, L.; DLOUHÝ, I.; PHILIPPART, A.; BOCCACCINI, A. Mechanical reinforcement of Bioglass (R)-based scaffolds by novel polyvinyl-alcohol/microfibrillated cellulose composite coating. MATERIALS LETTERS, 2014, vol. 118, no. 3, p. 204-207. ISSN: 0167-577X.
Detail

ŠEVEČEK, O.; KOTOUL, M.; LEGUILLON, D.; MARTIN, É.; BERMEJO, R. Understanding the edge crack phenomenon in ceramic laminates. Frattura ed Integrita Strutturale, 2015, vol. 9, no. 34, p. 362-370. ISSN: 1971-8993.
Detail

KOTOUL, M.; SKALKA, P.; DLOUHÝ, I. Crack Bridging Modelling in Bioglass® Based Scaffolds Using Gradient Elasticity Theory. In Advances in Fracture and Damage Mechanics. Key Engineering Materials (print). Pfaffikon, Switzerland: Trans Tech Publications, 2015. p. 105-108. ISSN: 1013-9826.
Detail

SKALKA, P.; NAVRÁTIL, P.; KOTOUL, M. Novel approach to FE solution of crack problems in the Laplacian-based gradient elasticity. Mechanics of Materials, 2016, vol. 95, no. 1, p. 28-48. ISSN: 0167-6636.
Detail

KOTOUL, M.; PROFANT, T.; PADĚLEK, P. Plane Asymptotic Interface Crack Solutions in Gradient Elasticity Theory. In Advances in Fracture and Damage Mechanics XV. Key Engineering Materials (print). Switzerland: Trans Tech Publications, 2016. p. 151-154. ISBN: 978-3-03835-716-2. ISSN: 1013-9826.
Detail

ŠEVEČEK, O.; KOTOUL, M.; LEGUILLON, D.; MARTIN, É.; BERMEJO, R. Assessment of crack-related problems in layered ceramics using the finite fracture mechanics and coupled stress-energy criterion. In Procedia Structural Integrity. Procedia Structural Integrity. Itálie: Elsevier, 2016. p. 2014-2021. ISSN: 2452-3216.
Detail

ŠEVEČEK, O.; KOTOUL, M.; LEGUILLON, D.; MARTIN, É.; BERMEJO, R. Modelling of edge crack formation and propagation in ceramic laminates using the stress–energy coupled criterion. Engineering Fracture Mechanics, 2016, vol. 167, no. 2016, p. 45-55. ISSN: 0013-7944.
Detail

ŠEVEČEK, O.; NAVRÁTIL, P.; PAPŠÍK, R.; SKALKA, P.; KOTOUL, M. Influence of the Ceramic Foam Structure Irregularity on the Tensile Response. In Materials Structure and Micromechanics of Fracture VIII. Solid State Phenomena. Švýcarsko: Trans Tech Publications, 2017. p. 161-164. ISBN: 978-3-03835-626-4. ISSN: 1662-9779.
Detail

KOTOUL, M.; SKALKA, P. Computational analysis of crack bridging in Bioglass®–based porous scaffolds by using polymer coatings. In Materials Structure and Micromechanics of Fracture VIII. Solid State Phenomena. Switzerland: Trans Tech Publications, 2017. p. 325-328. ISBN: 978-3-03835-626-4. ISSN: 1012-0394.
Detail

KOTOUL, M.; SKALKA, P.; ŠEVEČEK, O.; BERTOLLA, L.; MERTENS, J.;MARCIÁN, P.; CHAWLA, N. Crack bridging modelling in Bioglass ®based scaffolds reinforced by poly-vinyl alcohol/microfibrillated cellulose composite coating. Mechanics of Materials, 2017, vol. 110, no. 1, p. 16-28. ISSN: 0167-6636.
Detail

KLUSÁK, J.; HRSTKA, M.; PROFANT, T.; KREPL, O.; ŠEVEČEK, O.; KOTOUL, M. The influence of the first non-singular stress terms on crack initiation direction in an orthotropic bi-material plate. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2014, vol. 71, no. 2014, p. 67-75. ISSN: 0167-8442.
Detail

Responsibility: Kotoul Michal, prof. RNDr., DrSc.