Logo des Repositoriums
  • English
  • Deutsch
Anmelden
Keine TU-ID? Klicken Sie hier für mehr Informationen.
  1. Startseite
  2. Publikationen
  3. Publikationen der Technischen Universität Darmstadt
  4. Zweitveröffentlichungen (aus DeepGreen)
  5. Thermodynamically consistent concurrent material and structure optimization of elastoplastic multiphase hierarchical systems
 
  • Details
2023
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Thermodynamically consistent concurrent material and structure optimization of elastoplastic multiphase hierarchical systems

File(s)
Download
Hauptpublikation
s00158-023-03648-z.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 7.94 MB
TUDa URI
tuda/12439
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-283498
DOI
10.26083/tuprints-00028349
Autor:innen
Gangwar, Tarun ORCID 0000-0002-4524-2180
Schillinger, Dominik ORCID 0000-0002-9068-6311
Kurzbeschreibung (Abstract)

The concept of concurrent material and structure optimization aims at alleviating the computational discovery of optimum microstructure configurations in multiphase hierarchical systems, whose macroscale behavior is governed by their microstructure composition that can evolve over multiple length scales from a few micrometers to centimeters. It is based on the split of the multiscale optimization problem into two nested sub-problems, one at the macroscale (structure) and the other at the microscales (material). In this paper, we establish a novel formulation of concurrent material and structure optimization for multiphase hierarchical systems with elastoplastic constituents at the material scales. Exploiting the thermomechanical foundations of elastoplasticity, we reformulate the material optimization problem based on the maximum plastic dissipation principle such that it assumes the format of an elastoplastic constitutive law and can be efficiently solved via modified return mapping algorithms. We integrate continuum micromechanics based estimates of the stiffness and the yield criterion into the formulation, which opens the door to a computationally feasible treatment of the material optimization problem. To demonstrate the accuracy and robustness of our framework, we define new benchmark tests with several material scales that, for the first time, become computationally feasible. We argue that our formulation naturally extends to multiscale optimization under further path-dependent effects such as viscoplasticity or multiscale fracture and damage.

Freie Schlagworte

Multiphase topology o...

Concurrent design

Continuum micromechan...

Homogenization

Elastoplasticity

Path-dependent optimi...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Fachgebiete der Mechanik > Fachgebiet Numerische Mechanik
DDC
000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 624 Ingenieurbau und Umwelttechnik
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Structural and Multidisciplinary Optimization
Jahrgang der Zeitschrift
66
Heftnummer der Zeitschrift
9
ISSN
1615-1488
Verlag
Springer
Ort der Erstveröffentlichung
Berlin ; Heidelberg ; New York
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2023
Verlags-DOI
10.1007/s00158-023-03648-z
PPN
525414061
Artikel-ID
195

  • TUprints Leitlinien
  • Cookie-Einstellungen
  • Impressum
  • Datenschutzbestimmungen
  • Webseitenanalyse
Diese Webseite wird von der Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt (ULB) betrieben.