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

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dc.contributor.corporatenameKassel, Universität Kassel, Fachbereich Maschinenbau
dc.contributor.refereeRicoeur, Andreas (Prof. Dr.)
dc.contributor.refereeKochmann, Dennis (Prof. Dr.)
dc.date.accessioned2024-05-17T06:13:33Z
dc.date.available2024-05-17T06:13:33Z
dc.date.issued2024
dc.descriptionZugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2024ger
dc.identifierdoi:10.17170/kobra-202403089742
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/123456789/15750
dc.language.isoger
dc.publisherkassel university press
dc.publisher.placeKassel
dc.relation.isbn978-3-7376-1172-5
dc.rightsNamensnennung 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectFerroelektrikager
dc.subjectenergy harvestingeng
dc.subjectDissipationger
dc.subjectEigenerwärmungger
dc.subjectDomänenger
dc.subjectViskoelastizitätger
dc.subject.ddc500
dc.subject.ddc600
dc.subject.ddc620
dc.subject.swdFerroelektrikumger
dc.subject.swdEnergy Harvestingger
dc.subject.swdDissipationger
dc.subject.swdEigenerwärmungger
dc.subject.swdViskoelastizitätger
dc.titleIntegrierter Modellrahmen zur konstitutiven Beschreibung der gekoppelten visko–ferroelektrischen Dissipation sowie Identifikation und Analyse von Kreisprozessen zur effizienten Energiewandlungger
dc.typeBuch
dc.type.versionpublishedVersion
dcterms.abstractZentraler 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.abstractThis 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.accessRightsopen access
dcterms.creatorWarkentin, Andreas
dcterms.dateAccepted2024-02-02
dcterms.extentxvii, 212 Seiten
dcterms.source.seriesBerichte des Instituts für Mechanikger
dcterms.source.volumeBericht 1/2024
kup.bindingSoftcover
kup.institutionFB 15 / Maschinenbau
kup.iskuptrue
kup.orderhttps://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.price39,00
kup.seriesBerichte des Instituts für Mechanikger
kup.sizeDIN A5
kup.subjectNaturwissenschaft, Technik, Informatik, Medizin
kup.typDissertation
ubks.epflichttrue

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