Saltar para:
Logótipo
Comuta visibilidade da coluna esquerda
Você está em: Início > Publicações > Visualização > Second-order multi-scale modelling of natural and architected materials in the presence of voids: Formulation and numerical implementation

Second-order multi-scale modelling of natural and architected materials in the presence of voids: Formulation and numerical implementation

Título
Second-order multi-scale modelling of natural and architected materials in the presence of voids: Formulation and numerical implementation
Tipo
Artigo em Revista Científica Internacional
Ano
2023
Autores
dos Santos, WF
(Autor)
Outra
A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. Sem AUTHENTICUS Sem ORCID
Lopes, IAR
(Autor)
Outra
A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. Sem AUTHENTICUS Sem ORCID
Proença, SPB
(Autor)
Outra
A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. Sem AUTHENTICUS Sem ORCID
Revista
Vol. 416
ISSN: 0045-7825
Editora: Elsevier
Indexação
Publicação em ISI Web of Knowledge ISI Web of Knowledge - 0 Citações
Outras Informações
ID Authenticus: P-00Y-YWH
Abstract (EN): This contribution proposes a second-order computational homogenisation formulation for natural and architected materials in the presence of voids. The macro-scale is described by a second gradient continuum theory in the finite strain regime, and the micro-scale is modelled by the concept of representative volume element (RVE) within the classical first-order continuum mechanics. The Method of Multi-scale Virtual Power is employed to link the two scales, ensuring a variationally consistent scale transition. Unlike the multi-scale model proposed by Rodrigues Lopes and Andrade Pires (2022), the developed formulation allows the consideration of voids in the RVE domain and boundary, which is critical for modelling cellular materials, lattice structures, and metamaterials, among others. This is achieved by defining the kinematical quantities only in the solid domain of the RVE and postulating a new homogenisation relation for the second-order gradient. The kinematic constraints are imposed on the RVE by the Lagrange multiplier method and particularised for minimal (lower bound), periodic and direct (upper bound) conditions. It is demonstrated that the homogenised macroscopic stress tensors can be expressed in terms of the Lagrange multipliers. The finite element method is adopted for the numerical solution of the micro and macro equilibrium. The Newton- Raphson scheme is employed to solve the non-linear systems of equations at both scales and the consistent macroscopic tangents required for the FE2 framework are derived. Several numerical examples of porous solids, lattice structures and metamaterials illustrate the consistency and applicability of the formulation for two and three-dimensional problems. (c) 2023 The Author(s). Published by Elsevier B.V. This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Idioma: Inglês
Tipo (Avaliação Docente): Científica
Nº de páginas: 51
Documentos
Não foi encontrado nenhum documento associado à publicação.
Publicações Relacionadas

Da mesma revista

The influence of numerical parameters in the calculation of gas turbine combustor flows (1992)
Artigo em Revista Científica Internacional
McGuirk, JJ; José Laginha Palma
On the finite element prediction of damage growth and fracture initiation in finitely deforming ductile materials (2004)
Artigo em Revista Científica Internacional
F. M. Andrade Pires; E. A. de Souza Neto; D. R. J. Owen
On the efficient enforcement of uniform traction and mortar periodic boundary conditions in computational homogenisation (2021)
Artigo em Revista Científica Internacional
Lopes, IAR; Ferreira, BP; F.M. Andrade Pires
Novel efficient method for structural reliability analysis using hybrid nonlinear conjugate map-based support vector regression (2021)
Artigo em Revista Científica Internacional
Behrooz Keshtegar; Mohamed El Amine Ben Seghier; Enrico Zio; José A. F. O. Correia; Shun-Peng Zhu; Nguyen-Thoi Trung

Ver todas (19)

Recomendar Página Voltar ao Topo