Phase transformation in TZP-ZrO2 under local stress and numerical simulation

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dc.contributor.advisor Nickel, Klaus (Prof. PhD) de_DE
dc.contributor.author Wang, Xin de_DE
dc.date.accessioned 2011-02-07 de_DE
dc.date.accessioned 2014-03-18T10:22:28Z
dc.date.available 2011-02-07 de_DE
dc.date.available 2014-03-18T10:22:28Z
dc.date.issued 2010 de_DE
dc.identifier.other 337086907 de_DE
dc.identifier.uri http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:21-opus-53994 de_DE
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10900/49499
dc.description.abstract The main topics of this Ph.D thesis are phase transformations of zirconia from the tetragonal phase to the monoclinic phase under local application of loads, and the numerical modelling of this mechanical process using the commercial finite element method (FEM) software ABAQUS. The aim of the experiments and simulations is to determine the critical stress value required of this material for phase transformation to occur. The technique used in the experiments is to combine the Vickers indentation testing and Raman spectroscopy with blue laser light, and then to determine the monoclinic phase content around the Vickers indentation. Different stress values cause different levels of phase transformation and different monoclinic phase fractions. Monoclinic phase could not be detected in the unstressed area at a great distance from the indentation. The numerical simulation was performed using ABAQUS/standard Version 6.5 and 6.7 with 2D and 3D models. The maximum principal stress is particularly chosen to consider the stress field distribution for the contact problem. This thesis concerns the following: Determination of hardness and fracture toughness, influence factors on indentation, depth profile of Raman spectroscopy, top surface and lateral distribution of the monoclinic phase, residual stress analysis, influence factors on stress field, analysis of stress field of Vickers indentation in FEM, determination of critical stress required for phase transformation. en
dc.description.abstract Die Schwerpunkte dieser Dissertation sind Phasenumwandlungen von der tetragonalen in die monokline Phase in ZrO2 unter lokaler mechanischer Belastung sowie die numerische Modellierung der mechanischen Prozesse unter Zuhilfenahme kommerzieller FEM-Tools – in diesem Fall ABAQUS. Ziel der Kombination aus Experiment und Simulation war es die kritischen Spannungswerte, ab welchen sich die Phasenumwandlungen ereignen, zu ermitteln. Die Realisierung der Experimente bestand darin um die mittels Vickers-Härteeindruckverfahrens produzierten Eindrücke Mikro-Raman-Spektroskopie zu betreiben und auf diesem Wege den Anteil der monoklinen Phase um den Eindruck zu ermitteln. Unterschiedliche Spannungswerte führen zu unterschiedlichem Ausmaß der Phasenumwandlungen und zu unterschiedlichen monoklinen Phasenanteilen. In unbelasteten Bereichen mit großer Entfernung zum Eindruck konnte kein monokliner Phasengehalt nachgewiesen werden. Die numerische Simulation wurde gemäß der Symmetrie mit zwei- und drei-dimensionalen Modellen unter Verwendung von ABAQUS/standard version 6.5 durchgeführt. Die maximale Grundspannung ist speziell ausgewählt um die Spannungsfeldverteilung für das Kontaktproblem zu berücksichtigen. Diese Arbeit befasst sich mit folgenden Aspekten: Bestimmung der Härte und Bruchzähigkeit, Einflussfaktoren auf das Eindruck¬verhalten, Tiefenprofil mittels Raman-Spektroskopie, Oberflächen- und laterale Verteilung der monoklinen Phase, Restspannungsanalyse, Einflussfaktoren auf das Spannungsfeld, Analyse der Spannungsfelder der Eindrücke mittels FEM, Bestimmung der kritischen Spannungswerte für die Phasenumwandlung. de_DE
dc.language.iso en de_DE
dc.publisher Universität Tübingen de_DE
dc.rights ubt-podok de_DE
dc.rights.uri http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=de de_DE
dc.rights.uri http://tobias-lib.uni-tuebingen.de/doku/lic_mit_pod.php?la=en en
dc.subject.classification Zirkoniumdioxid , Härteeindruck , Finite-Elemente-Methode , ABAQUS , Numerisches Modell , Simulation , Spannung <Geologie> , Phasenumwandlung de_DE
dc.subject.ddc 550 de_DE
dc.subject.other Numerical simulation , TZP , Ceramics , Strain , Crack en
dc.title Phase transformation in TZP-ZrO2 under local stress and numerical simulation en
dc.title Phasentransformation in TZP-ZrO2 unter lokaler mechanischer Beanspruchung und numerische Simulation de_DE
dc.type Dissertation de_DE
dcterms.dateAccepted 2010-12-14 de_DE
utue.publikation.fachbereich Geographie, Geoökologie, Geowissenschaft de_DE
utue.publikation.fakultaet 7 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät de_DE
dcterms.DCMIType Text de_DE
utue.publikation.typ doctoralThesis de_DE
utue.opus.id 5399 de_DE
thesis.grantor 7 Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät de_DE

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