Multiscale numerical modeling and experimental validation of additivelymanufactured alumina ceramics
Notice bibliographique
Résumé
Additively manufactured ceramics (AMC) have gained popularity due to their flexibility in the design and fabrication of industrial complex geometries with multi-functionalities when compared with traditionally fabricated ceramics. In this study, we investigate the behavior of alumina ceramics additively manufactured using stereolithography (SL) through multi-scale computational and experimental mechanics approaches. The SL method is based on the deposition of consecutive layers of a photoreactive material, where the laser energy and exposure time of each layer was set to be 30 mW/cm2, and 10 s, respectively. All specimens were sintered at 1650C for 2 hours after debinding. The material microstructure was characterized using EBSD, SEM, and TEM to provide inputs for multiscale modeling. The AMCs with two different printing orientations (POs) were tested under dynamic strain rates by using a split-Hopkinson Pressure Bar setup coupled with ultra-high-speed imaging and digital image correlation analysis. Next, 3D polycrystalline RVEs were generated using Neper software, and these were informed by the experimentally measured grain size distribution and porosity. To model the transgranular fracture, a viscosity regularized plasticity Johnson-Holmquist model (i.e., JH2-V model) was implemented by using a VUMAT subroutine in the Abaqus. The intergranular fracture mode was accounted for by implementing a cohesive zone model at the grain boundaries. The micromechanical model was quantitatively (i.e., stress-strain histories) and qualitatively (i.e., intergranular, and transgranular failure mechanisms) validated by experimental data. Our experimental data showed the strength of the present AMCs is lower than that of the conventionally made ceramics by ~ 40% and ~ 25% under quasi-static and dynamic rates, respectively. It was also revealed that the failure pattern in the AMCs is affected by the POs. The present microstructure-informed model provided a better understanding of the initiation/competition of failure mechanisms of the AMCs that are challenging to unravel through purely experimental approaches. Altogether, the present multiscale modeling framework allows for correlating the microstructural characteristics of the AMCs, and interface properties to the macroscale response of the material (e.g., strength) to provide microstructure-propertyperformance relationships, and this has implications for designing future weight-optimized additively manufactured ceramicbased structures.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».