La modellazione microstrutturale di materiali a struttura eterogenea: princìpi ed applicazioni

Molti problemi della Meccanica e Fisica dei Solidi e della Scienza dei Materiali, non sonofacilmente risolvibili con gli approcci tradizionali. Oltre allo studio delle proprietà effettive dei solidi eterogenei,vi è la crescente necessità di incorporare un maggiore numero di informazioni sui meccanismi di deformazione edanneggiamento generati alla microscala, anche per i materiali abitualmente considerati omogenei.Micromeccanismi di cavitazione e concentrazioni locali di tensione e deformazione, sono indispensabili perspiegare fenomeni non-lineari come la rottura di fatica o il cedimento duttile, altrimenti non inquadrabili conapprocci classici di tensioni e deformazioni medie. La micromeccanica si occupa della determinazione precisa, odi una stima accurata, di grandezze di campo microstrutturali locali. In questo lavoro sono illustrati i princìpiche sono alla base dell’approccio micromeccanico, come i concetti di multiscala, di distribuzione statistica dellefasi, di descrizione mediante volumi di riferimento e di omogeneizzazione e localizzazione, e, attraverso alcuneapplicazioni pratiche delle principali tecniche di modellazione, sono illustrati e discussi criticamente i risultatidella ricerca effettuata su varie strutture di ghisa nodulare

Correlated Fluctuations and Intraband Dynamics of J-Aggregates Revealed by Combination of 2DES Schemes

The intraband exciton dynamics of molecular aggregates is a crucial initial step to determine the possibly coherent nature of energy transfer and its implications for the ensuing interband relaxation pathways in strongly coupled excitonic systems. In this work, we fully characterize the intraband dynamics in linear J-aggregates of porphyrins, good model systems for multichromophoric assemblies in biological antenna complexes. Using different 2D electronic spectroscopy schemes together with Raman spectroscopy and theoretical modeling, we provide a full characterization of the inner structure of the main one-exciton band of the porphyrin aggregates. We find that the redistribution of population within the band occurs with a characteristic time of 280 fs and dominates the modulation of an electronic coherence. While we do not find that the coupling to vibrations significantly affects the dynamics of excitonic coherence, our results suggest that exciton fluctuations are nevertheless highly correlated

La modellazione microstrutturale di materiali a struttura eterogenea: princìpi ed applicazioni

Molti problemi della Meccanica e Fisica dei Solidi e della Scienza dei Materiali, non sono facilmente risolvibili con gli approcci tradizionali. Oltre allo studio delle proprietà effettive dei solidi eterogenei, vi è la crescente necessità di incorporare un maggiore numero di informazioni sui meccanismi di deformazione e danneggiamento generati alla microscala, anche per i materiali abitualmente considerati omogenei. Micromeccanismi di cavitazione e concentrazioni locali di tensione e deformazione, sono indispensabili per spiegare fenomeni non-lineari come la rottura di fatica o il cedimento duttile, altrimenti non inquadrabili con approcci classici di tensioni e deformazioni medie. La micromeccanica si occupa della determinazione precisa, o di una stima accurata, di grandezze di campo microstrutturali locali. In questo lavoro sono illustrati i princìpi che sono alla base dell'approccio micromeccanico, come i concetti di multiscala, di distribuzione statistica delle fasi, di descrizione mediante volumi di riferimento e di omogeneizzazione e localizzazione, e, attraverso alcune applicazioni pratiche delle principali tecniche di modellazione, sono illustrati e discussi criticamente i risultati della ricerca effettuata su varie strutture di ghisa nodulare

Global analysis of coherence and population dynamics in 2D electronic spectroscopy

2D electronic spectroscopy is a widely exploited tool to study excited state dynamics. A high density of information is enclosed in 2D spectra. A crucial challenge is to objectively disentangle all the features of the third order optical signal. We propose a global analysis method based on the variable projection algorithm, which is able to reproduce simultaneously coherence and population dynamics of rephasing and non-rephasing contributions. Test measures at room temperature on a standard dye are used to validate the procedure and to discuss the advantages of the proposed methodology with respect to the currently employed analysis procedures

Mechanical properties of copper processed by Equal Channel Angular Pressing – a review

The Equal Channel Angular Pressing is a hardening treatment with which ductile metals can beprocessed to refine their grain and sub-grain structure. This process enhances the mechanical strength of metalsin terms of tensile strength, stress-controlled fatigue strength, and fatigue crack growth resistance. In this paperthe authors draw a review of the major results of a wide research activity they carried out on a coppermicrostructure processed by Equal Channel Angular Pressing. The essential results are that tensile and fatiguestrengths of the so obtained refined structure are improved by a factor of two with respect to the originalcoarse-grained metal. The fatigue crack initiation mechanism and the stability of the refined microstructureunder cyclic loading are topics also discussed, evidencing the essential role of the process and of the materialparameter, as the content of impurities in the microstructure. In this review, the authors also underline somecritical aspects that have to be more investigated

microstructure based rve modeling of the failure behavior and lcf resistance of ductile cast iron

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La modellazione microstrutturale di materiali a struttura eterogenea: princìpi ed applicazioni

Molti problemi della Meccanica e Fisica dei Solidi e della Scienza dei Materiali, non sonofacilmente risolvibili con gli approcci tradizionali. Oltre allo studio delle proprietà effettive dei solidi eterogenei,vi è la crescente necessità di incorporare un maggiore numero di informazioni sui meccanismi di deformazione edanneggiamento generati alla microscala, anche per i materiali abitualmente considerati omogenei.Micromeccanismi di cavitazione e concentrazioni locali di tensione e deformazione, sono indispensabili perspiegare fenomeni non-lineari come la rottura di fatica o il cedimento duttile, altrimenti non inquadrabili conapprocci classici di tensioni e deformazioni medie. La micromeccanica si occupa della determinazione precisa, odi una stima accurata, di grandezze di campo microstrutturali locali. In questo lavoro sono illustrati i princìpiche sono alla base dell’approccio micromeccanico, come i concetti di multiscala, di distribuzione statistica dellefasi, di descrizione mediante volumi di riferimento e di omogeneizzazione e localizzazione, e, attraverso alcuneapplicazioni pratiche delle principali tecniche di modellazione, sono illustrati e discussi criticamente i risultatidella ricerca effettuata su varie strutture di ghisa nodulare

Design and optimisation of 3D fast printed cellular structures

This paper analyzes the effect of thin and thick walls on functional properties of 3D printed cell structures, designed from open cell structures inspired by the natural world. Different types of unit cells with the same density are introduced. The cells are studied in morphology and mechanical performance, in particular effective density, compressive stiffness, and energy absorption under cyclic loading. Material extrusion process with thermoplastic polyurethane filament is used as additive manufacturing technique, without any support structure. The designed printed cellular structures are studied numerically, using an advanced hyperelastic material model with hysteretic capacity, and experimentally by uniaxial compression testing for characterization of stiffness and energy absorption. The benefits and limitations of the method are highlighted