Integrierter Modellrahmen zur konstitutiven Beschreibung der gekoppelten visko–ferroelektrischen Dissipation sowie Identifikation und Analyse von Kreisprozessen zur effizienten Energiewandlung

Warkentin, Andreas

dc.date.accessioned	2024-05-17T06:13:33Z
dc.date.available	2024-05-17T06:13:33Z
dc.date.issued	2024
dc.identifier	doi:10.17170/kobra-202403089742
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/123456789/15750
dc.description	Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2024	ger
dc.language.iso	ger
dc.publisher	kassel university press
dc.rights	Namensnennung 4.0 International	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/	*
dc.subject	Ferroelektrika	ger
dc.subject	energy harvesting	eng
dc.subject	Dissipation	ger
dc.subject	Eigenerwärmung	ger
dc.subject	Domänen	ger
dc.subject	Viskoelastizität	ger
dc.subject.ddc	500
dc.subject.ddc	600
dc.subject.ddc	620
dc.title	Integrierter Modellrahmen zur konstitutiven Beschreibung der gekoppelten visko–ferroelektrischen Dissipation sowie Identifikation und Analyse von Kreisprozessen zur effizienten Energiewandlung	ger
dc.type	Buch
dcterms.abstract	Zentraler Gegenstand dieser Arbeit ist die theoretische Untersuchung der gekoppelten Dissipation aufgrund von Domänenschalten und der Viskoelastizität sowie der damit einhergehenden Erwärmung. Dafür wird ein hybrides mikrophysikalisch–rheologisches konstitutives Modell entwickelt und in einen Multiskalenansatz eingebettet. Dabei werden sowohl Korninteraktionen, elektrische und mechanische Eigenfelder als auch korneigene Schaltbarrieren berücksichtigt. Die mathematische Theorie wird vor dem Hintergrund der rationalen Thermodynamik aufgebaut und enthält zwei Arten von inneren Variablen. Die dafür benötigten thermodynamischen Potentiale werden mittels eines eigens dafür entwickelten Konzepts hergeleitet. Damit entsteht ein in doppeltem Sinne integrierter Modellrahmen. Einerseits aufgrund der Integration des mikrophysikalischen in ein rheologisches Modell, wobei sich letzteres insofern von klassischen rheologischen Modellen unterscheidet, als dass dieses ein Korn repräsentiert und nicht das makroskopische Materialverhalten, und andererseits weil die Bestimmung der Potentiale Teil der mathematisch–physikalischen Modellbildung ist. Hysteresen und transiente Temperaturentwicklung werden für Polykristalle unter verschiedenen Belastungsbedingungen berechnet und, soweit möglich, validiert. Letztere orientieren sich an experimentellen Arbeiten aus der Literatur oder eigenen Experimenten. Dabei wird explizit der Einfluss beider dissipativer Effekte separiert. Es wird gezeigt, dass der Einfluss der Viskoelastizität, insbesondere bei unipolarer unterkritischer Last, nicht vernachlässigbar ist.	ger
dcterms.abstract	This work aims to theoretically explore the coupled dissipation due to domain switching and viscoelasticity, alongside the resultant heating. A hybrid microphysical–rheological constitutive model is developed within a multiscale modeling framework. This includes grain interactions, electric and mechanical residual fields, and individual switching barriers for the grains. The mathematical theory, based on rational thermodynamics, introduces two types of internal variables, with the required thermodynamic potentials derived from a novel concept developed in this work. This yields an integrated modeling framework, on the one hand by incorporating a microphysical model into a rheological one, the latter representing a grain rather than the macroscopic material behavior, and on the other by integrating the derivation of the potential into the model’s mathematical–physical formulation. Hysteresis loops and transient self–heating in polycrystals under various loading conditions are calculated and validated, where possible. The latter are motivated by experimental works from literature or own experiments. The distinct impact of both dissipative effects is explicitly analyzed, demonstrating the non-negligible influence of viscoelasticity, especially under unipolar subcritical loading.	eng
dcterms.accessRights	open access
dcterms.creator	Warkentin, Andreas
dcterms.dateAccepted	2024-02-02
dcterms.extent	xvii, 212 Seiten
dc.contributor.corporatename	Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Maschinenbau
dc.contributor.referee	Ricoeur, Andreas (Prof. Dr.)
dc.contributor.referee	Kochmann, Dennis (Prof. Dr.)
dc.publisher.place	Kassel
dc.relation.isbn	978-3-7376-1172-5
dc.subject.swd	Ferroelektrikum	ger
dc.subject.swd	Energy Harvesting	ger
dc.subject.swd	Dissipation	ger
dc.subject.swd	Eigenerwärmung	ger
dc.subject.swd	Viskoelastizität	ger
dc.type.version	publishedVersion
dcterms.source.series	Berichte des Instituts für Mechanik	ger
dcterms.source.volume	Bericht 1/2024
kup.iskup	true
kup.order	https://www.genialokal.de/Produkt/Andreas-Warkentin/Integrierter-Modellrahmen-zur-konstitutiven-Beschreibung-der-gekoppelten-visko-ferroelektrischen-Dissipation-sowie-Identifikation-und-Analyse-von-Kreisprozessen-zur-effizienten-Energiewandlung_lid_53307323.html
kup.price	39,00
kup.series	Berichte des Instituts für Mechanik	ger
kup.subject	Naturwissenschaft, Technik, Informatik, Medizin
kup.typ	Dissertation
kup.institution	FB 15 / Maschinenbau
kup.binding	Softcover
kup.size	DIN A5
ubks.epflicht	true