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Extreme mechanics letters 10건

  1. [해외논문]   Editorial Board  


    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. IFC , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

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    Fig. 1 이미지
  2. [해외논문]   FOREWORD for Collected Papers on IUTAM Symposium for Filling Gaps in Material Property Space, 13-16 March 2016. Cambridge, UK  

    Fleck, N.A. ; Deshpande, V.S.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 1 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

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  3. [해외논문]   Ni bonded TiC cermet pyramidal lattice structures  

    Dong, L. ; Agnew, S. ; Wadley, H.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 2 - 14 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

    Ultralight pyramidal lattice structures with a relative density (ρ@?) ranging from 1.5 to 21% have been fabricated from a Ni bonded TiC cermet and configured as sandwich panels using a mechanical snap-fit and vacuum brazing technique. The lattice structures moduli and strengths have been measured using unit cell samples during out of plane compression as a function of the lattice relative density. Two strut failure modes were observed: Euler buckling of the struts dominated the response at low density, ρ@?≤ 1.5%, while compressive yielding failure governed the response for ρ@?> 1.5%. The measurements are shown to be well predicted by micromechanics models of these strut failure modes, and excellent agreement was achieved between experimental results and finite element predictions. When compared with other cellular lattices and topologies, snap-fit Ni bonded TiC composite pyramidal lattice structures are found to exhibit superior mechanical properties, and appear to be promising candidates for high temperature applications.

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  4. [해외논문]   The indentation response of Nickel nano double gyroid lattices  

    Khaderi, S.N. ; Scherer, M.R.J. ; Hall, C.E. ; Steiner, U. ; Ramamurty, U. ; Fleck, N.A. ; Deshpande, V.S.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 15 - 23 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

    The indentation response of Nickel nano double gyroid films has been measured using a Berkovich nanoindenter and the effective mechanical properties of the Ni double gyroid lattices inferred via a multi-scale finite element analysis. The 1μm thick double gyroid films were manufactured by block copolymer self-assembly followed by electrodeposition of the Ni resulting in two interpenetrating single gyroids of opposite chirality, an overall relative density of 38% and a cell size of about 45 nm. The measured hardness was ~0.6 GPa with no discernable indentation size effect. A multi-scale finite element (FE) analysis revealed that the uniaxial compressive strength is approximately equal to the hardness for this compressible lattice. Thus, the 38% relative density Ni double gyroid has a strength equal to or greater than the strongest fully dense bulk Ni alloys. The FE calculations revealed that this was a consequence of that fact that the Ni in the 13 nm gyroid struts was essentially dislocation free and had a strength of about 5.7 GPa, i.e. approaching the theoretical strength value of Ni. The measurements and calculations reported here suggest that in spite of the nano gyroids having a bending-dominated topology they attain strengths higher than those reported for stretching-dominated micron scale lattice materials made via 3D printing. We thus argue that relatively fast and easy self-assembly processes are a competitive alternative to 3D printing manufacture methods for making high strength lattice materials.

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  5. [해외논문]   Fatigue fracture of hydrogels  

    Tang, J. ; Li, J. ; Vlassak, J.J. ; Suo, Z.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 24 - 31 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

    Rapid advances are taking place to develop hydrogels of high stretchability and toughness, but fatigue fracture has not been studied for any hydrogels. This negligence hinders the development of hydrogels and their applications. Here we initiate a study of fatigue fracture of hydrogels. We choose polyacrylamide hydrogel as a model material. To place fatigue fracture in context, we apply monotonic, static, and cyclic load, and observe three types of fracture behavior: fast fracture, delayed fracture, and fatigue fracture. Below the critical load for fast fracture, we find two distinct thresholds, one for delayed fracture, and the other for fatigue fracture. The fracture behavior of hydrogel is sensitive to both the amplitude of load and the concentration of water. We relate the experimental observations to the molecular picture of swollen polymer networks. Fatigue fracture of hydrogels is a topic ready for scientific studies and engineering advances.

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  6. [해외논문]   A swell toughening strategy for elastomers having surface cracks  

    Bacca, M. ; Fleck, N.A. ; McMeeking, R.M.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 32 - 40 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

    The theoretical basis is developed for a strategy for enhancing the toughness of elastomers that have been damaged by the creation of a surface crack. The approach involves soaking the damaged elastomer for a limited time in a bath of the elastomer monomers, an ultra-violet initiator and cross-linkers to allow them all to diffuse into the specimen. The elastomer is then withdrawn from the bath at a stage where the diffusing species have only penetrated to a limited degree into the component, so that they are concentrated near its surface, including adjacent to the crack. Very soon thereafter the specimen is subjected to ultra-violet light, thereby causing the diffused species to polymerize and cross-link. As the diffusing monomers will have caused the elastomer to have swollen, the polymerization process will lock this volume expansion in place near the elastomer surface, and will have done so adjacent to the crack. Since a local expansion of the material around the crack and adjacent to its surfaces will reduce the energy release rate when the crack is forced to propagate, the swelling will have effectively toughened the elastomer against the growth of the pre-existing surface crack.

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  7. [해외논문]   Macroscopic response of strongly anisotropic porous viscoplastic single crystals and applications to ice  

    Song, D. ; Ponte Castaneda, P.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 41 - 49 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

    A recently developed iterated homogenization procedure (Agoras and Ponte Castaneda, 2013) is generalized for porous viscoplastic single crystals and applied to characterize the effective behavior of low-symmetry high-anisotropy porous HCP single crystals (e.g., ice), focusing on the complex coupled effects of the porosity, void shape and crystal anisotropy. Consistent estimates for the average strain rate in the voids are also obtained and their implications for the evolution of the microstructure are explored. The intrinsic effect of the strong crystal anisotropy of porous ice is deduced from comparisons with corresponding results for porous isotropic materials, and found to be significant. In particular, as a consequence of the strong crystal anisotropy of ice, the porosity growth is found to be quite fast at low stress triaxiality, while the void distortion rates can be more significant at high stress triaxialities. Finally, the coupling between the ''morphological'' anisotropy induced by the void shape and the underlying crystalline anisotropy is investigated and found to have significant effects on the void growth and the void distortion, leading to significantly different behaviors for porous ice in comparison to porous isotropic materials.

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  8. [해외논문]   Flaw sensitivity of highly stretchable materials  

    Chen, C. ; Wang, Z. ; Suo, Z.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 50 - 57 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

    Elastomers and gels can often deform multiple times their original length. The stretchability is insensitive to small cuts in the samples, but reduces markedly when the cuts are large. We show that this transition occurs when the depth of cut exceeds a material-specific length, defined by the ratio of the fracture energy measured in the large-cut limit and the work to rupture measured in the small-cut limit. This conclusion generalizes a result in the fracture mechanics of hard materials. For an acrylic elastomer and a polyurethane, we measure the stretch to rupture as a function of the depth of cut, and show that the experimental data agree well with the prediction of the nonlinear elastic fracture mechanics. In a space of material properties we compare many materials (elastomers, gels, ceramics, glassy polymers, biomaterials, and metals), and find that the material-specific length varies from nanometers to centimeters.

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  9. [해외논문]   Recent advances in hybrid lattice-cored sandwiches for enhanced multifunctional performance  

    Han, B. ; Zhang, Z.J. ; Zhang, Q.C. ; Zhang, Q. ; Lu, T.J. ; Lu, B.H.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 58 - 69 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

    Ultralight sandwich structures with either two-dimensional (2D) prismatic or three-dimensional (3D) lattice truss cores, such as honeycombs, folded panels (corrugations) and pyramidal trusses, are known to possess attractive mechanical stiffness/strength and impact resistance. These properties can be significantly improved further by inserting different materials into the interstices of the lattices to construct hybrid lattice-cored sandwiches, as summarized in this mini-review. Three different types of hybrid lattice-core for sandwich constructions are discussed, including ceramic- or concrete-filled lattice cores for superior penetration resistance, metallic or polymeric foam-filled lattice cores for simultaneous enhancement in load-bearing and energy absorption, and metallic honeycomb-corrugation cores for simultaneous load-bearing, energy absorption and broadband low-frequency sound absorption. Corresponding enhancement mechanisms are explored.

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  10. [해외논문]   Flaw sensitivity in rate-sensitive high strength alloys: An assessment and future research directions  

    Guha, S. ; Deshpande, V. ; Fleck, N.
    Extreme mechanics letters v.10 ,pp. 70 - 77 , 2017 , 2352-4316 ,

    초록

    The tensile strength of metallic alloys may be sensitive to the presence of short cracks, particularly in the embrittled state (such as phosphorous or sulphur segregation to the grain boundaries in a high strength steel). Experimental evidence reveals that cleavage accompanied by plasticity can occur when the net section stress is on the order of the yield strength. If the solid were mildly strain hardening but rate-insensitive, then no cleavage would be predicted as the crack tip tensile stress would not attain the local cleavage value. In the present study, the role of rate sensitivity is assessed by placing a tensile cohesive zone at the tip of an edge crack within a visco-plastic solid, and the crack is subjected to remote tension. Thereby, crack initiation and growth is predicted from short flaws in the presence of bulk plasticity. The crack growth resistance curve for long flaws is also determined. Implications of the predictions are discussed for hydrogen embrittlement, and the significance of rate effects in elevating the stress level adjacent to the crack tip is quantified.

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