Automatic three-dimensional geometry and mesh generation of periodic representative volume elements for matrix-inclusion composites

Research output: Journal contributionsJournal articlesResearchpeer-review

Authors

This paper introduces an efficient method to automatically generate and mesh a periodic three-dimensional microstructure for matrix-inclusion composites. Such models are of major importance in the field of computational micromechanics for homogenization purposes utilizing unit cell models. The main focus of this contribution is on the creation of cubic representative volume elements (RVEs) featuring a periodic geometry and a periodic mesh topology suitable for the application of periodic boundary conditions in the framework of finite element simulations. Our method systematically combines various meshing tools in an extremely efficient and robust algorithm. The RVE generation itself follows a straightforward random sequential absorption approach resulting in a randomized periodic microstructure. Special emphasis is placed on the discretization procedure to maintain a high quality mesh with as few elements as possible, thus, manageable for computer simulations applicable to high volume concentrations, high number of inclusions and complex inclusion geometries. Examples elucidate the ability of the proposed approach to efficiently generate large RVEs with a high number of anisotropic inclusions incorporating extreme aspect ratios but still maintaining a high quality mesh and a low number of elements.

Original languageEnglish
JournalAdvances in Engineering Software
Volume99
Pages (from-to)177-188
Number of pages12
ISSN0965-9978
DOIs
Publication statusPublished - 01.09.2016

Bibliographical note

Funding Information:
Financial support by the German Research Foundation (DFG) via SFB 986 “M3” (project B6) is gratefully acknowledged.

Publisher Copyright:
© 2016 The Authors

    Research areas

  • Conforming mesh, Homogenization, Matrix-inclusion composite, Meshing strategy, Periodic mesh, Random sequential absorption, Representative volume element
  • Engineering

Recently viewed

Activities

  1. Professional Action Competence In Education For Sustainable Development: Developing Pre-sercie Teachers' Knowledge, Skills And Attitudes
  2. Critical Artists and Urban Development in Hanover, Hamburg, Jerusalem and Tel Aviv - Theoretical and Field Access, Exploratory Interviews
  3. Current Developments in Environmental Management Accounting: Towards a Comprehensive Framework for Environmental Management Accounting
  4. Reflexive Multikriterielle Evaluation – Ein Instrument zur antizipativen Konfliktminderung bei Strategieentscheidungen im Küstenschutz
  5. Promovieren mit Stipendium: Vor- und Nachteile gegenüber Promotionen auf Stellen für wis-senschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
  6. Große Transformation zur Nachhaltigkeit in Lebenswelten beruflich Lernender: Erkenntnisse aus der und für die Modellversuchsforschung
  7. Forschungsworkshop des BMBF-Projekts „Transkulturelle Praktiken im postmigrantischen Theater und Schule – Method Mixing als Transmission“
  8. Analyseverfahren zur gemeinsamen Bestimmung von NSO-Heterocyclen, Phenolen und PAK aus wässrigen und festen Proben über GC-MS und LC-MS/MS
  9. How can corporate social responsibility (CSR) gain relevance in internal communication? A network perspective on communication processes
  10. Wirkung offener Lehr-Lernformen (WOLLF) - Eine Pilotstudie im Rahmen des Programms ‚Bildungsforschung‘ der Landesstiftung Baden-Württemberg
  11. Schlüsselkompetenzen für Denken und Handeln in der Weltgesellschaft - Ergebnisse eines europäisch-lateinamerikanischen Expertendelphis
  12. CSR & Nachhaltigkeit in der Personal- und Ausbildungsentwicklung. Zukünftig in Berufsbildern verankert. Jetzt im Betrieb aktiv gestaltet.
  13. Welche Wirkung hat Feedback mit unterschiedlichem Informationsgehalt auf die Mathematikleistung von inklusiv beschulten Schüler*innen?

Publications

  1. "I don't know anything about soccer" how personalweaknesses and strengths guide inferences aboutwomen's qualification in sex-typed jobs
  2. Zur Auslegung des § 79 II BVerfGG bei nach dem (nichtigen) 5. HRGÄndG befristeten Arbeitsverträgen mit wissenschaftlichen Angestellten
  3. Exploring universities' transformative potential for sustainability-bound learning in changing landscapes of knowledge communication
  4. “They Are Stumbling Around Quite Helplessly”: How Supporters of Refugee Families Frame Vulnerability and Agency Relating to Childcare
  5. Schindler, Jörg; Held, Martin (unter Mitarbeit von Gerd Würdemann) (2009): Postfossile Mobilität. Wegweiser für die Zeit nach dem Peak Oil
  6. Besprechung des Buches: Wenger, C.: "Jenseits der Sterne. Gemeinschaft und Identität in Fankulturen. Zur Konstitution des Star Trek-Fandoms"
  7. Multidimensional Cross-Recurrence Quantification Analysis (MdCRQA)–A Method for Quantifying Correlation between Multivariate Time-Series
  8. Textkohäsion und deren Bedeutung für das Textverständnis: Wie reagieren Lernende auf temporale Kohäsion am Beispiel eines Sachtextes?
  9. Information Literacy - Pseudowissenschaft und digitale (Des-)Informataion bei den Themen 'Klimawandel', 'Clean Coal' und 'Stickoxidgrenzwerte'
  10. In for a Penny, in for a Pound? Legal Professional Privilege as a Shield against Disclosure in Private Antitrust Litigation in Europe
  11. Zur lauterkeitsrechtlichen Beurteilung von Nachhaltigkeitswerbung bei Kooperation mit einem nicht nachhaltig handelnden Unternehmen
  12. Untersuchungen zur sozialen Organisation einer Herde von Liebenthaler Pferden im Biosphärenreservat Flusslandschaft Elbe-Brandenburg
  13. Impacts of alternative land-use policies on water ecosystem services in the Río Grande de Comitán-Lagos de Montebello watershed, Mexico
  14. On the Power and Performance of a Doubly Latent Residual Approach to Explain Latent Specific Factors in Multilevel-Bifactor-(S-1) Models
  15. Analyzing the social factors that influence willingness to pay for invasive alien species management under two different strategies
  16. "Wenn sich die Mitte auflöst...", ist das kein Verlust für die Religionspädagogik - ein bilanzierender Tagungsrückblick mit Augenzwinkern