Project detail

First-principles study of mechanical properties of ideal metallic fiber nano-composites

Duration: 01.01.2009 — 31.12.2011

Funding resources

Czech Science Foundation - Standardní projekty

- whole funder (2009-01-01 - 2011-12-31)

On the project

Kompozity představují jednu z široce využívaných možností ke zlepšení mechanických vlastností materiálů, jako jsou např. jejich moduly pružnosti, pevnost a lomová houževnatost. V nedávné době začala být nanovlákna využívána jako výztuž kompozitních materiálů. Cílem navrhovaného výzkumu je porozumět vlastnostem vláknových nanokompozitů na atomární úrovni. K tomu bude využito prvoprincipálních metod vycházejících z elektronové struktury krystalů. Ab initio výpočty modulů pružnosti a teoretické pevnosti kompozitů s kovovou matricí a nanovláknovou výztuží budou provedeny s využitím pseudopotenciálového výpočetního kódu. Získané výsledky budou použity k ověření platnosti makroskopických empirických vztahů pro kompozity (směšovací pravidla) na nanoúrovni. Pochopení vzájemné interakce vláken a matrice pomůže navrhovat nové nanovláknové kompozity s lepšími užitnými vlastnostmi.

Description in English
Composites represent one of widely used successful ways to improve mechanical properties of materials, in particular their elastic moduli, strength and fracture toughness. Recently, nano-fibers started to be used as reinforcement in composite materials. The aim of the proposed research is to understand the fiber composites properties at the atomistic level. First principles methods (based on electronic structure of crystals) will be employed for this purpose. Ab initio calculations of elastic moduli andtheoretical strength of composite lamina having continuous nano-fiber reinforcements will be performed using pseudo-potential plane-wave code. Obtained results will be used to verify validity of macro-scale empirical relations for composites (rules of mixtures) on the nano-scale level. Understanding the mutual interactions of fibers and the matrix can help to design new nano-fiber composites with better parameters.

Keywords
nanovlákna, nanokompozity, kovová matrice, výpočty ab initio

Key words in English
nano-fibres; fibre composites; metallic matrix; ab initio calculations

Mark

GA106/09/1524

Default language

Czech

People responsible

Černý Miroslav, prof. Mgr., Ph.D. - principal person responsible

Units

Institute of Physical Engineering
- (2009-01-01 - 2011-12-31)

Results

ŘEHÁK, P.; ČERNÝ, M.; POKLUDA, J. The [100] Compressive Strength of Perfect Cubic Crystals under Superimposed Biaxial Stresses. Key Engineering Materials (print), 2011, vol. 465, no. 1, p. 183-186. ISSN: 1013-9826.
Detail

ČERNÝ, M.; POKLUDA, J. Ideal tensile strength of cubic crystals under superimposed transverse biaxial stresses from first principles. PHYSICAL REVIEW B, 2010, vol. 82, no. 17, p. 174106-174106. ISSN: 1098-0121.
Detail

ČERNÝ, M.; ŘEHÁK, P.; UMENO, Y.; POKLUDA, J. Stability and strength of covalent crystals under uniaxial and triaxial loading from first principles. Journal of Physics: Condensed Matter, 2013, vol. 25, no. 3, p. 035401-035401. ISSN: 0953-8984.
Detail

ČERNÝ, M.; ŠESTÁK, P.; POKLUDA, J. Strength of bcc crystals under combined shear and axial loading from first principles. COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE, 2012, vol. 55, no. 1, p. 337-343. ISSN: 0927-0256.
Detail

ČERNÝ, M.; POKLUDA, J. [100] loading of fcc based nano-fibre reinforced composites. ACTA PHYSICA POLONICA A, 2012, vol. 122, no. 3, p. 505-508. ISSN: 0587-4246.
Detail

ČERNÝ, M.; POKLUDA, J. The theoretical strength of fcc crystals under multiaxial loading. COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE, 2011, vol. 50, no. 3, p. 2257-2261. ISSN: 0927-0256.
Detail