Komposittstrukturers egenskaper

Beregning av egenskaper til komposittstrukturer er tema for doktoravhandlingen til sivilingeniør Annette Meidell ved Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet NTNU. Kompositter er materialer som er bygget opp av flere forskjellige typer materialer, for eksempel fiberforsterkede materialer.

Resultatene fra dette doktorgradsarbeidet kan blant annet brukes ved design av materialstrukturer med skreddersydde egenskaper med tanke på vekt, styrke, stivhet, varmeledning, elektrisk ledningsevne etc.

Komposittstrukturer har en materialstruktur som gjør dem vanskelige å modellere numerisk. Stadig nye produksjonsmetoder muliggjør fremstilling av nye typer kompositter og cellulære strukturer med komplisert geometri. Utviklingen av slike typer skreddersydde strukturer er en av grunnene til den økte interessen for dypere teoretisk forståelse og mer nøyaktige regler og formler for effektive egenskaper hos slike strukturer.

I doktorgradsarbeidet har Meidell utviklet nye numeriske metoder og har anvendt den matematiske grenen homogeniseringsteori for å bestemme effektive egenskaper til noen cellulære solider (materialer som er bygget opp av celler) og komposittstrukturer.

Meidell har blant annet studert firkantede og sekskantede bikubestrukturer og funnet nye og forbedrede formler for slike strukturer. I tillegg har hun betraktet både periodiske, stokastiske (strukturer med tilfeldig fordeling) og itererte strukturer (strukturer med flere mikronivå) og sammenlignet dem med optimale grenser for effektive egenskaper.

Avhandlingen har tittelen Homogenization and computational methods for calculating effective properties of some cellular solids and composite structures (Homogeniserings-teori og metoder for beregning av effektive egenskaper til noen cellulære solider og kompositt-strukturer). Den er utført ved Høgskolen i Narvik (HiN) i samarbeid med Fakultet for maskinteknikk, NTNU, med professor Steffen Zeuthen, HiN, som hovedveileder. Medveiledere har vært professor Lars-Erik Persson, Luleå Tekniske Universitet (LTU) og HiN, og professor Øyvind Bjørke, NTNU. Arbeidet er finansiert av Kirke-, utdannings- og forskningsdepartementet og Høgskolen i Narvik.