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Analysis of the microstructural connectivity and compressive behavior of particle aggregated silica aerogels

Xiong, Weibo und Abdusalamov, Rasul und Itskov, Mikhail und Milow, Barbara und Rege, Ameya Govind (2024) Analysis of the microstructural connectivity and compressive behavior of particle aggregated silica aerogels. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, e202300224. Wiley. doi: 10.1002/pamm.202300224. ISSN 1617-7061.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pamm.202300224

Kurzfassung

Porous media such as aerogels can exhibit unique properties including low thermal conductivity, low bulk density, and low sound velocity. However, the limited mechanical properties of aerogels restrict their widespread application. This study focuses on understanding the mechanical behavior of aggregated silica aerogels by investigating their microstructural connectivity and densification mechanisms under uniaxial compression. The interparticle connectivity is generated using the diffusion-limited cluster–cluster aggregation (DLCA) algorithm, and the particle connections are modeled by beam elements that account for contact interaction. The mechanical response of representative volume elements (RVEs) is analyzed in both linear and nonlinear regimes while applying periodic boundary conditions. The model is correlated with experimental compression test data to validate the simulation results. With increasing compressive strain, load transitions between multiple backbone paths appear in the network structure. Thus, the simulation model provides insight into the compression process. Moreover, the simulation model enables the examination of the influence of various model parameters and facilitates the evaluation of the power–law relationship between the elasticity modulus and porosity of aerogels

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/202190/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Analysis of the microstructural connectivity and compressive behavior of particle aggregated silica aerogels
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Xiong, WeiboRWTH Aachen UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Abdusalamov, RasulRWTH Aachen UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Itskov, MikhailRWTH Aachen UniversityNICHT 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:4 Januar 2024
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
DOI:10.1002/pamm.202300224
Seitenbereich:e202300224
Verlag:Wiley
ISSN:1617-7061
Status:veröffentlicht
Stichwörter:dlca, aerogel, model
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - FFAE - Fahrzeugkonzepte, Fahrzeugstruktur, Antriebsstrang und Energiemanagement
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Aerogele und Aerogelverbundwerkstoffe
Hinterlegt von: Rege, Dr. Ameya Govind
Hinterlegt am:25 Jan 2024 09:36
Letzte Änderung:11 Nov 2024 13:55

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