Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Damage shielding mechanisms in hierarchical composites in nature with potential for design of tougher structural materials
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Tekniska sektionen, Institutionen för teknikvetenskaper, Tillämpad mekanik.
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Tekniska sektionen, Institutionen för teknikvetenskaper, Tillämpad mekanik.ORCID-id: 0000-0002-0034-3703
2019 (Engelska)Ingår i: Royal Society Open Science, E-ISSN 2054-5703, Vol. 6, nr 3, artikel-id 181733Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Load-carrying materials in nature, such as wood and bone, consist of relatively simple building blocks assembled into a hierarchical structure, ranging from the molecular scale up to the macroscopic level. This results in composites with a combination of high strength and high toughness, showing very large fracture surfaces indicating energy dissipation by cracking on multiple length scales. Man-made composites instead consist typically of fibres embedded in a uniform matrix, and frequently show brittle failure through the growth of critical clusters of broken fibres. In this paper, a hierarchical structure inspired by wood is presented. It is designed to incapacitate cluster growth, with the aim of retaining high strength. This is done by introducing new structural levels of successively weaker interfaces with the purpose of reducing the stress concentrations if large clusters appear. To test this hypothesis, a probability density field of further damage growth has been calculated for different microstructures and initial crack sizes. The results indicate that the hierarchical structure should maintain its strength by localization of damage, yet rendering large clusters less harmful by weakening the resulting stress concentration to its surroundings, which would lead to an increase in strain to failure. In this context, the potential of using the biomimetic hierarchical structure in design of composite materials is discussed.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2019. Vol. 6, nr 3, artikel-id 181733
Nyckelord [en]
hierarchical structure, biomimetic, microstructure, shielding, composite, micromechanics
Nationell ämneskategori
Kompositmaterial och -teknik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:uu:diva-383879DOI: 10.1098/rsos.181733ISI: 000465470300046PubMedID: 31032029OAI: oai:DiVA.org:uu-383879DiVA, id: diva2:1323487
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet, 2016-04534Tillgänglig från: 2019-06-12 Skapad: 2019-06-12 Senast uppdaterad: 2019-06-12Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(1243 kB)54 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 1243 kBChecksumma SHA-512
e334ed03e5fc244499585d9a9dc6d20dd73535849fdf8f7f93c3531af07a87cd054051c91348b7d13c185bb02365acb67147a4448142361dacfc92dcc661d661
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextPubMed

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Gamstedt, E. Kristofer
Av organisationen
Tillämpad mekanik
I samma tidskrift
Royal Society Open Science
Kompositmaterial och -teknik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 54 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
pubmed
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
pubmed
urn-nbn
Totalt: 48 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf