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Effect of microstructure heterogeneity on the damage resistance of nacre-like alumina: Insights from image-based discrete simulations

Authors :
Thierry Douillard
Kaoutar Radi
David Jauffrès
Christophe L. Martin
Sylvain Meille
Hassan Saad
Sylvain Deville
Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMaP)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)
Laboratoire de Synthèse et Fonctionnalisation de Céramiques (LSFC)
Saint Gobain-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Liquides et interfaces (L&I)
Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon
AGIR-POLE-PEM 2016
ANR-16-CE08-0006,BICuIT,Bioinspired Structural Ceramic Composite(2016)
Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés [2020-....] (SIMaP [2020-....])
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2020-....] (UGA [2020-....])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology [2020-....] (Grenoble INP [2020-....])
Université Grenoble Alpes [2020-....] (UGA [2020-....])
UMR 3080/SAINT GOBAIN (LSFC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Génie physique et mécanique des matériaux (GPM2)
Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Scripta Materialia, Scripta Materialia, Elsevier, 2021, 191 (15), pp.210-214. ⟨10.1016/j.scriptamat.2020.09.034⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
Elsevier BV, 2021.

Abstract

International audience; Recently, several types of nacre-like materials have been developed using various methods. However, the resulting materials exhibit a significant randomness and defects compared to natural nacre. Therefore, evaluating the influence of these microstructural variations on the material’s mechanical behavior is of high interest for the development of nacre-like materials and their industrial scale-up. In this work, we present an original method that allows the modeling of complex morphology of brick and mortar materials, by combining Discrete Element Method and Electron Backscatter Diffraction images. Using different realistic microstructures we studied the effect of the microstructural variations on crack propagation and damage resistance. The obtained results were compared to the regular microstructure of nacre and showed a non-negligible decrease of mechanical properties.

Details

ISSN :
13596462
Volume :
191
Database :
OpenAIRE
Journal :
Scripta Materialia
Accession number :
edsair.doi.dedup.....c9e9ee045746606cc00ef99019aba75d
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.09.034