Partitioned solution strategies for electro-thermo-mechanical problems applied to the field-assisted sintering technology

Patrick Erbts

doi:10.51202/9783186345189

Zusammenfassung

Dedicated to engineers and scientists in the field of coupled problems and computational mechanics, this thesis addresses partitioned solution strategies for electro-thermo-mechanically coupled problems applied to the field-assisted sintering technology (FAST). By simultaneously applying uniaxial pressure and an electric current to generate high heating rates, the FAST process offers short production cycles for sintering materials. To approach the process conditions at high temperatures in a realistic and holistic way radiative heat transfer is numerically treated as an additional field. Finally, a fully coupled four-field problem is composed where for the electric, thermal and mechanical fields the finite element method is applied while solving the radiation field using computational fluid dynamic (CFD) solvers. The numerical results are compared to experiments. Moreover, an in-depth study of coupling algorithms is carried out to improve the convergence of the partitioned solution...

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2016
ISBN-Print: 978-3-18-334518-2
ISBN-Online: 978-3-18-634518-9
Verlag: VDI Verlag, Düsseldorf
Reihe: Mechanik/Bruchmechanik
Band: 345
Sprache: Deutsch
Seiten: 204
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Teilzugriff Seiten I - XVI Download Kapitel (PDF)
1. 1. Multi-physical simulation of FAST Kein Zugriff
  2. Solution of coupled problems Kein Zugriff
2. Purpose and scope of the thesis Kein Zugriff
3. Outline of the thesis Kein Zugriff
1. 1. Kinematics Kein Zugriff
  2. Force, stress and balance equations Kein Zugriff
  3. Constitutive relations and material models Kein Zugriff
2. 1. Mechanical field Kein Zugriff
  2. Thermal field: the heat equation Kein Zugriff
  3. Electric field: the charge equation Kein Zugriff
  4. Summary of the coupled initial boundary value problem Kein Zugriff
3. 1. Basics of thermal radiation Kein Zugriff
  2. Radiation in vacuum Kein Zugriff
  3. Radiation in participating media Kein Zugriff
  4. Coupling to other fields Kein Zugriff
1. 1. Mechanical field Kein Zugriff
  2. Thermal field Kein Zugriff
  3. Electric field Kein Zugriff
2. 1. Spatial discretization with the isoparametric concept Kein Zugriff
  2. Discretization of the weak forms Kein Zugriff
  3. High-order finite elements Kein Zugriff
  4. Numerical integration Kein Zugriff
  5. Solution of the discrete problem Kein Zugriff
3. 1. Basic concepts and finite volume method Kein Zugriff
  2. Buoyancy-driven flow Kein Zugriff
  3. Solution algorithm Kein Zugriff
4. 1. View factor radiation Kein Zugriff
  2. Method of Spherical Harmonics Kein Zugriff
  3. Finite Volume Discrete Ordinate Method Kein Zugriff
  4. Benchmark analysis for participating media Kein Zugriff
  5. Remark on numerical radiative heat transfer in a coupled multi-field analysis Kein Zugriff
1. 1. Monolithic formulation Kein Zugriff
  2. Partitioned formulation Kein Zugriff
2. 1. Vector prediction Kein Zugriff
  2. Vector sequence interpretation Kein Zugriff
  3. Aitken and related relaxation methods Kein Zugriff
  4. Vector sequence acceleration methods Kein Zugriff
  5. Newton and quasi-Newton methods Kein Zugriff
  6. Convergence and performance study Kein Zugriff
3. 1. Interpolation concepts Kein Zugriff
  2. Dynamic mesh update Kein Zugriff
4. 1. Temporal discretization Kein Zugriff
  2. Parallel simulation Kein Zugriff
5. 1. Implementation Kein Zugriff
  2. Volume-coupled problem: nonlinear thermoelasticity Kein Zugriff
  3. Coupled thermal-radiation analysis Kein Zugriff
  4. Three or more coupled fields Kein Zugriff
1. 1. Model problem: bimetallic beam Kein Zugriff
  2. Partitioned coupling strategy Kein Zugriff
  3. Results Kein Zugriff
2. 1. Model problem: bimetallic beam coupled with radiation field Kein Zugriff
  2. Partitioned coupling strategy Kein Zugriff
  3. Results Kein Zugriff
3. 1. Temperature evolution Kein Zugriff
  2. Consolidation of copper powder Kein Zugriff
Conclusions and outlook Kein Zugriff Seiten 171 - 173
1. View factor radiation Kein Zugriff
2. 1. Wynn’s ε-algorithm Kein Zugriff
  2. Brezinski’s θ-algorithm Kein Zugriff
  3. W-algorithm Kein Zugriff
3. Barycentric coordinates Kein Zugriff
4. Constitutive model for copper powder Kein Zugriff
5. Unit system Kein Zugriff
Bibliography Kein Zugriff Seiten 186 - 204