IUTAM Symposium on Multiscale Modelling of Fatigue, Damage and Fracture in Smart Materials: Proceedings of the IUTAM Symposium on Multiscale Modelling of Fatigue, Damage and Fracture in Smart Materials, held in Freiberg, Germany, September 1-4, 2009

امروزه، مواد چند منظوره مانند سرامیک‌های پیزوالکتریک/ فروالکتریک، آلیاژهای حافظه‌دار مغناطیسی و شکل‌دهنده، کاربردهای فزاینده‌ای به‌عنوان حسگرها، محرک‌ها یا سیستم‌های مواد مرکب هوشمند برای نواحی نوظهور با فناوری پیشرفته پیدا می‌کنند. عملکرد پایدار و قابلیت اطمینان این اجزای هوشمند تحت بارهای سرویس پیچیده از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. با این حال، بیشتر مواد چند منظوره از مکانیسم‌های تخریب مکانیکی و/یا الکترومغناطیسی مختلفی مانند خستگی، آسیب و شکستگی رنج می‌برند. بنابراین، این موضوع هیجان انگیز به چالشی برای تحقیقات فشرده بین المللی تبدیل شده است و رویکرد بین رشته ای بین مکانیک جامدات، علم مواد و فیزیک را تحریک می کند. این کتاب نتیجه سمپوزیوم IUTAM فوق الذکر را خلاصه می کند و مشارکت دانشمندان برجسته در این زمینه را جمع آوری می کند. به ویژه، موضوعات زیر مطرح شده است: (1) توسعه روش های محاسباتی برای تجزیه و تحلیل میدان الکترومکانیکی جفت شده، به ویژه عناصر محدود توسعه یافته، تطبیقی ​​و چند سطحی. (2) مدل سازی ساختاری رفتار مواد هوشمند غیر خطی با میدان های الکتریکی، مغناطیسی، حرارتی و مکانیکی جفت شده، عمدتاً بر اساس مدل های میکرو مکانیکی. (3) بررسی شکستگی و خستگی در سرامیک‌های پیزوالکتریک و فروالکتریک با استفاده از مدل‌سازی ناحیه فرآیند، شبیه‌سازی میدان فاز و مکانیک پیکربندی. (4) قابلیت اطمینان و دوام سنسورها و محرک‌ها تحت بارگذاری سرویس توسط میدان‌های مکانیکی، الکتریکی و حرارتی متناوب. (5) روش های تجربی برای اندازه گیری مقاومت شکست و بررسی رشد ترک خستگی در مواد فروالکتریک تحت بارگذاری الکترومکانیکی. (6) مواد فروالکتریک جدید، ترکیبات و کامپوزیت ها با قابلیت کرنش پیشرفته.

Today, multi-functional materials such as piezoelectric/ferroelectric ceramics, magneto-strictive and shape memory alloys are gaining increasing applications as sensors, actuators or smart composite materials systems for emerging high tech areas. The stable performance and reliability of these smart components under complex service loads is of paramount practical importance. However, most multi-functional materials suffer from various mechanical and/or electro¬magnetical degra¬dation mechanisms as fatigue, damage and fracture. Therefore, this exciting topic has become a challenge to intensive international research, provoking the interdisciplinary approach between solid mechanics, materials science and physics. This book summarizes the outcome of the above mentioned IUTAM-symposium, assembling contributions by leading scientists in this area. Particularly, the following topics have been addressed: (1) Development of computational methods for coupled electromechanical field analysis, especially extended, adaptive and multi-level finite elements. (2) Constitutive modeling of non-linear smart material behavior with coupled electric, magnetic, thermal and mechanical fields, primarily based on micro-mechanical models. (3) Investigations of fracture and fatigue in piezoelectric and ferroelectric ceramics by means of process zone modeling, phase field simulation and configurational mechanics. (4) Reliability and durability of sensors and actuators under in service loading by alternating mechanical, electrical and thermal fields. (5) Experimental methods to measure fracture strength and to investigate fatigue crack growth in ferroelectric materials under electromechanical loading. (6) New ferroelectric materials, compounds and composites with enhanced strain capabilities.