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V. Migkos:
"Volumselemente für diamantpartikelverstärkte Metallmatrix-Composites";
Betreuer/in(nen): H. J. Böhm; Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik, TU Wien: Aristotle University of Thessaloniki, 2013.

Der größte Teil der Arbeiten, die bisher aus dem Bereich der mikromechanischen Modellierung partikelverstärkter Verbundwerkstoffe veröffentlicht wurden, basiert auf idealisierten Partikelformen, typischerweise Kugeln. Die Partikel in realen Composites zeigen allerdings irreguläre, meist kantige Formen.
Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, den Einfluss polyederförmiger Verstärkungspartikel auf das effektive makroskopische Verhalten zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden synthetische dreidimensionale Multipartikel-Einheitszellenmodelle generiert, vernetzt, und für elastische und thermoelastische Analysen diamantpartikelverstärkter Verbundwerkstoffe eingesetzt, die Partikel in Form von Tetrakaidekaedern (14-Flächner,6 Quadrate und 8 gleichseitigen Sechsecke) enthalten. Das Generieren der Einheitszellen erfolgt über ein dediziertes Computerprogramm, das auf einem Random Sequential Insertion Algorithmus für Kugeln basiert, denen Tetrakaidekaeder eingeschrieben werden. Die damit generierten Partikelanordnungen stellen periodische, dreidimensionale Einheitszellen dar, welche eine Anzahl zufällig positionierter und zufällig orientierter Partikel zeigen. Die Größen der Partikel sind dabei identisch, und die Partikelvolums-fraktionen betragen 20%, 25% und 30%.
Das makroskopische Verhalten der Volumselemente ist annähernd isotrop. Für die Analysen kommen jeweils 3 linear unabhängige makroskopisch einachsige Zuglastfälle und Schublastfälle sowie eine räumlich homogene Temperaturänderung zum Einsatz. Die Mikrofelder in den Phasenanordnungen sowie die resultierenden effektiven Eigenschaften werden mittels der Methode der Finiten Elemente berechnet, wobei periodische Randbedingungen zum Einsatz kommen.