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Predictive modeling and simulation of silica aerogels by using aggregation algorithms

Abdusalamov, Rasul und Pandit, Prakul und Itskov, Mikhail und Milow, Barbara und Rege, Ameya Govind (2021) Predictive modeling and simulation of silica aerogels by using aggregation algorithms. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, 21 (1), e202100165. Wiley. doi: 10.1002/pamm.202100165. ISSN 1617-7061.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pamm.202100165

Kurzfassung

Silica aerogels are highly porous solids with very low densities and thermal conductivities. Their high porosity results in a fractal morphology which has a strong influence on their mechanical properties. The geometric structure of silica aerogels can be described by diffusion-limited cluster-cluster aggregation (DLCA) models. In this work, the DLCA method is implemented to model silica aerogel networks and investigate the influence of different input parameters, as for example, varying particle sizes on their fractal properties. The resulting model networks are characterized for their fractal properties and compared with the small angle X-ray scattering (SAXS) results of silica aerogels. Furthermore, their mechanical properties are simulated using the finite element method. There, the effect of varying densities on their mechanical properties is examined. In addition, an artificial neural network (ANN) is trained based on the input parameters of the DLCA algorithm to predict the fractal properties of the silica aerogel model. By inverting the ANN it is possible to identify the necessary inputs to generate desired fractal morphologies with specific mechanical properties.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/148428/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Predictive modeling and simulation of silica aerogels by using aggregation algorithms
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Abdusalamov, RasulRWTH Aachen UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pandit, Prakulprakul.pandit (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Itskov, Mikhailitskov (at) km.rwth-aachen.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Milow, BarbaraBarbara.Milow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6350-7728NICHT SPEZIFIZIERT
Rege, Ameya GovindAmeya.Rege (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9564-5482NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Dezember 2021
Erschienen in:Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:21
DOI:10.1002/pamm.202100165
Seitenbereich:e202100165
Verlag:Wiley
ISSN:1617-7061
Status:veröffentlicht
Stichwörter:machine learning, diffusion-limited aggregation, silica aerogel, fractal dimension
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HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Verkehrssystem
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V VS - Verkehrssystem
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - Energie und Verkehr (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Rege, Dr. Ameya Govind
Hinterlegt am:24 Jan 2022 09:06
Letzte Änderung:24 Jan 2022 09:06

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