Naumenko / Altenbach | Modeling High Temperature Materials Behavior for Structural Analysis | E-Book | www.sack.de
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E-Book, Englisch, Band 28, 381 Seiten

Reihe: Advanced Structured Materials

Naumenko / Altenbach Modeling High Temperature Materials Behavior for Structural Analysis

Part I: Continuum Mechanics Foundations and Constitutive Models
1. Auflage 2016
ISBN: 978-3-319-31629-1
Verlag: Springer Nature Switzerland
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

Part I: Continuum Mechanics Foundations and Constitutive Models

E-Book, Englisch, Band 28, 381 Seiten

Reihe: Advanced Structured Materials

ISBN: 978-3-319-31629-1
Verlag: Springer Nature Switzerland
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark



This monograph presents approaches to characterize inelastic behavior of materials and structures at high temperature. Starting from experimental observations, it discusses basic features of inelastic phenomena including creep, plasticity, relaxation, low cycle and thermal fatigue.
The authors formulate constitutive equations to describe the inelastic response for the given states of stress and microstructure. They introduce evolution equations to capture hardening, recovery, softening, ageing and damage processes. Principles of continuum mechanics and thermodynamics are presented to provide a framework for the modeling materials behavior with the aim of structural analysis of high-temperature engineering components.

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Weitere Infos & Material


1;Preface;6
2;Contents;12
3;1 Introduction;15
3.1;1.1 High-Temperature Inelasticity in Structural Materials;16
3.1.1;1.1.1 Uni-axial Stress State;16
3.1.2;1.1.2 Multi-axial Effects;36
3.2;1.2 High-Temperature Inelasticity in Structures;44
3.2.1;1.2.1 Examples for Creep in Structures;44
3.2.2;1.2.2 Examples for Thermo-mechanical Cycling;53
3.3;1.3 Microstructural Features and Length Scale Effects;66
3.4;1.4 Temporal Scale Effects;73
3.5;1.5 Modeling Approaches and Objectives;74
3.5.1;1.5.1 Modeling Approaches;74
3.5.2;1.5.2 Objectives, Modeling Requirements, and Steps for Structural Analysis;80
3.6;References;82
4;2 Continuum Mechanics in One Dimension;92
4.1;2.1 Motion, Derivatives, and Deformation;93
4.2;2.2 Conservation of Mass;96
4.3;2.3 Balance of Momentum;96
4.4;2.4 Balance of Energy;98
4.5;2.5 Entropy Inequality;100
4.6;2.6 Dissipation Inequality, Free Energy, and Stress;101
4.7;References;103
5;3 Elementary Uni-axial Constitutive Models;104
5.1;3.1 Heat Transfer;104
5.2;3.2 Thermo-elasticity;107
5.3;3.3 Non-linear Viscosity, Viscoplasticity, and Rigid Plasticity;109
5.4;3.4 Elasto-plasticity;112
5.5;3.5 Hardening, Softening, and Ageing;119
5.5.1;3.5.1 Strain Hardening;119
5.5.2;3.5.2 Kinematic Hardening;123
5.5.3;3.5.3 Phase Mixture Models for Hardening and Softening;128
5.5.4;3.5.4 Ageing;133
5.6;3.6 Damage;136
5.6.1;3.6.1 Kachanov-Rabotnov Model;137
5.6.2;3.6.2 Continuum Damage Mechanics;144
5.7;References;149
6;4 Three-Dimensional Continuum Mechanics;154
6.1;4.1 Motion, Derivatives and Deformation;155
6.1.1;4.1.1 Motion and Derivatives;155
6.1.2;4.1.2 Deformation Gradient and Strain Tensors;157
6.1.3;4.1.3 Velocity Gradient, Deformation Rate, and Spin Tensors;163
6.2;4.2 Conservation of Mass;172
6.3;4.3 Balance of Momentum;172
6.3.1;4.3.1 Stress Vector;172
6.3.2;4.3.2 Integral Form;173
6.3.3;4.3.3 Stress Tensor and Cauchy Formula;174
6.3.4;4.3.4 Local Forms;177
6.4;4.4 Balance of Angular Momentum;178
6.5;4.5 Balance of Energy;179
6.6;4.6 Entropy and Dissipation Inequalities;181
6.7;References;183
7;5 Constitutive Models;185
7.1;5.1 Heat Transfer;186
7.2;5.2 Material and Physical Symmetries;188
7.3;5.3 Thermo-elasticity;191
7.3.1;5.3.1 Preliminary Remarks;191
7.3.2;5.3.2 Isotropic Materials;194
7.3.3;5.3.3 Anisotropic Materials;196
7.3.4;5.3.4 Linear Elasticity;199
7.4;5.4 Non-linear Viscosity, Viscoplasticity, and Rigid Plasticity;202
7.4.1;5.4.1 Preliminary Remarks;202
7.4.2;5.4.2 Isotropic Materials;210
7.4.3;5.4.3 Initially Anisotropic Materials;217
7.4.4;5.4.4 Functions of Stress and Temperature;235
7.5;5.5 Elasto-plasticity;239
7.5.1;5.5.1 Multiplicative Decomposition of Deformation Gradient;240
7.5.2;5.5.2 Small Strains;248
7.6;5.6 Hardening and Softening Rules;250
7.6.1;5.6.1 Time and Strain Hardening;252
7.6.2;5.6.2 Kinematic Hardening;254
7.6.3;5.6.3 Phase Mixture Models for Hardening and Softening;262
7.7;5.7 Damage Processes and Damage Mechanics;266
7.7.1;5.7.1 Scalar-Valued Damage Variables;266
7.7.2;5.7.2 Damage-Induced Anisotropy;278
7.8;References;284
8;6 Examples of Constitutive Equations for Various Materials;295
8.1;6.1 Basic Approaches of Identification;295
8.2;6.2 Isotropic Materials;297
8.2.1;6.2.1 Type 316 Steel;297
8.2.2;6.2.2 Steel 13CrMo4-5;298
8.2.3;6.2.3 Steel X20CrMoV12-1;299
8.2.4;6.2.4 Aluminium Alloy BS 1472;311
8.3;6.3 Initially Anisotropic Materials;314
8.3.1;6.3.1 Forged Al-Cu-Mg-Si Alloy;315
8.3.2;6.3.2 Multi-pass Weld Metal;320
8.4;References;330
9;Appendix A Basic Operations of Tensor Algebra;335
10;Appendix B Elements of Tensor Analysis;354
11;Index;375



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