Mikrostrukturmodellierung und –optimierung schmelzinfiltrierter Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe
(Microstructural modeling and optimization of metal matrix composites)


Projekt:
Numerische Mikrostrukturoptimierung Schmelzinfiltrierter Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe

Zusammenfassung:
Es soll eine numerische Zweiskalenmethode zur Mikrostrukturoptimierung von Mikroproben und Bauteilen aus schmelzinfiltriertem Metall-Keramik-Verbundwerkstoff mit maximaler makroskopischer Steifigkeit unter quasistatischer mechanischer Belastung entwickelt werden. Die makroskopische Modellierung erfolgt mittels der FE-Methode. Jeder Integrationspunkt im Element, das aus mehreren Domänen (aus Gebieten gleicher Orientierung und Geometrie der Einschlüsse) besteht, stellt die Mikrostruktur auf der Mikroebene dar. Die effektive Steifigkeit der Mikrostruktur auf der Mikroebene unter Wirkung der makroskopischen Verzerrungen wird mittels mikromechanischer Zwei-Schritt-Homogenisierungsverfahren bestimmt. Das inelastische Materialverhalten der einzelnen Materialphasen wird inkrementell durch entsprechende Materialgesetze bei der Bestimmung  der Tangentesteifigkeit der einzelnen Domäne im ersten Homogenisierungsschritt berücksichtigt. Die effektive Steifigkeit im Integrationspunkt wird im zweiten Homogenisierungsschritt bestimmt. Die Beschränkungen auf Design-Variablen der Optimierung sollen aus den statistischen Untersuchungen der Mikrostruktur und aus Kenntnissen über den Herstellungsprozess definiert werden. Die Lösung des Optimierungsproblems soll iterativ zuerst für ein einfaches Problem und dann für eine kappenförmige Prothese  erfolgen. Zur Bestimmung der Materialgesetze für einzelne Phasen sowie zur Verifikation der Mikrostrukturmodellierung und Optimierung werden zahlreiche vorhandene experimentelle Daten aus Untersuchungen der Mikro- und Makroproben sowie aus FE-Modellen der realen Mikrostruktur eingebracht.

Typische Mikrostruktur der schmelzinfiltrierten Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe (Aufnahmen von S. Roy IWK1)


Berechnete optimale Domäne und Keramik Verteilungen für eine Probe unter 4-Punkt-Biegeversuch




a) Schematische Darstellung des 4-Punkt-Biegeversuchs und von einzelner Domäne mit Orientierung αlpha
b) Optimierte Mikrostruktur mit minimaler Nachgiebigkeit: Domäne- und Keramikverteilung innerhalb der 2D Mikrostruktur
  
Mehr dazu in
R. Piat, Y. Sinchuk, M. Vasoya, O. Sigmund, Minimal compliance design for metal-ceramic composites based structures, eingereicht bei Acta Materialia.

Mikrostruktur Charakterisierung und Modellierung von CFC Verbundwerkstoffen

Projekt:
Materials Worlds Network: Multi-Scale Study of Chemical Vapor Infiltrated C/C Composites
 

Sommersemester 2007

• Workshop: Arbeitstechniken für den Maschinenbau, "Näherungsverfahren der Festkörpermechanik"

Wintersemester 2006/2007:

• Vorlesung: Mathematische Methoden der Festigkeitslehre (MMF)

Sommersemester 2006:

• Vorlesung : FEM:Berechnungen in der Konstruktion auf UNIX-Arbeitsplatzrechner
• Vorlesung : Mathematische Methoden der Strukturmechanik

Wintersemester 2005/2006:

• Vorlesung: Mathematische Methoden der Festigkeitslehre (früher Elastostatik)
• Vorlesung : Höhere Technische Festigkeitslehre (Vorlesungen und Übungen)

Sommersemester 2005:

• Vorlesung : FEM:Berechnungen in der Konstruktion auf UNIX-Arbeitsplatzrechner
• Vorlesung : Mathematische Methoden der Strukturmechanik

Wintersemester 2004/2005:

• Vorlesung: Mathematische Methoden der Elastostatik
• Vorlesung : Höhere Technische Festigkeitslehre

Sommersemester 2004:

• Vorlesung: Mathematische Methoden der Strukturmechanik
• Seminar für Doktoranden zum Fachgebiet "Rechnerunterstützte Mechanik"

Wintersemester 2003/2004:

• Vorlesung: Mathematische Methoden der Elastostatik
• Übung: Höhere Technische Festigkeitslehre

Sommersemester 2003:

• Vorlesung : FEM:Berechnungen in der Konstruktion auf UNIX-Arbeitsplatzrechner
• Vorlesung : Mathematische Methoden der Strukturmechanik

Wintersemester 2002/2003:

• Vorlesung : Höhere Technische Festigkeitslehre
• Vorlesung : Mathematische Methoden der Elastostatik

Sommersemester 2002:

• Vorlesung / Übung: Mathematische Methoden der Strukturmechanik

Wintersemester 2001/2002:

• Vorlesung: FEM:Berechnungen in der Konstruktion auf UNIX-Arbeitsplatzrechnern
• Übung: RUM I - Rechnerunterstützte Mechanik I

Sommersemester 2001:

• Übung: RUM II - Rechnerunterstützte Mechanik II

Wintersemester 2000/2001:

• Übung: HTF

Laufende und abgeschlossene Arbeiten:

- Intership Projects

In Kooperation mit dem IFMA Clermont-Ferrand, Frankreich
M. Guichard: "Micromechanical modeling of melt-infiltrated metal-ceramic composites", 2007.

- Studienarbeiten (Betreuer: Dr. Romana Piat, Prof.-Dr.-Ing. Thomas Böhlke (ab 2007))

• Studienarbeit von Yinan Zuo: „Zweidimensionale Modellierung der Rissausbreitung mittels der FEM“, 2008.
• Studienarbeit von Frau M. Syha: "Mikromechanische Modellierung einer CVI-infiltrierten 3D-Kohlenstofffaser-Preform", 2007.
• Studienarbeit von Herrn P. Megyesi: "Metallographic analysis and modeling of 2D crack propagation in porous carbon-carbon composites", 2007.
• Studienarbeit von Herrn B. Hack: "Untersuchung der Schädigungsentwicklung in CVI-infiltriertem C-Filz unter thermischer Belastung“, 2006.

- Diplomarbeiten (Betreuer: Dr. Romana Piat, Prof.-Dr.-Ing. Thomas Böhlke (ab 2007))

• Diplomarbeit von Herrn Song Lin: "Bildauswertung zur Charakterisierung der Mikrostruktur von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen", 2010 

• Diplomarbeit von Herrn Yinan Liu: "Finite-Elemente-Simulation von Schaumstoffen, UMAT-Erstellung", 2009.

• Diplomarbeit von Frau R. Rieck: "Mikrostrukturbasierte Finite-Element-Simulation eines 4-Punkt-Biegeversuchs", 2007.

• Diplomarbeit von Herrn M. Heyd (gemeinsame Betretung mit LuK LLC USA): „Cumulative Damage for Clutch Cover Tab", 2007.

• Diplomarbeit von Frau T. Shrinivasa: „Nano to micro material modelling of carbon-carbon composites and investigation of a macro model for electromagnetic heating”, 2006.

• Diplomarbeit von Frau C. Brunon: „Untersuchung der Reibung zwischen den Pyrokohlenstoffschichten in CFC-Verbundwerkstoffen“, 2005.

• Diplomarbeit von Herrn M. Cinmay R. Gadre: „Aspects of modeling of carbon/carbon composites at micro and macro levels“, 2005.

• Diplomarbeit von Herrn A. Moracis (gemeinsame Betreuung mit Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine der Universität Karlsruhe): „Bruchmechanische Bewertung von strumpfgestoßenen Hohlprofilen“, 2005.

• Diplomarbeit von Herrn N. Bronzel (gemeinsame Betreuung mit Freudenberg Forschungsdienste): „Abschätzung der Lebensdauer von Elastomerbauteilen unter mehrachsigen Lastkollektiven“, 2004.

• Diplomarbeit von Herrn N. Mladenov: „Bestimmung der Materialparameter des infiltrierten C/C Filzes“, 2004.

• Diplomarbeit von Herrn M. Boljen (gemeinsame Betreuung mit EADS Deutschland GmbH, München): „Materialmodellierung und Impaktsimulation eines sekundären Außenhautelements“, 2004.

• Diplomarbeit von Frau K. Kadechka (gemeinsame Betreuung mit Robert Bosch Stuttgart): „Finite-Elemente-Analyse von Klebverbindungen“, 2002.

• Diplomarbeit von Frau Hayen Yu (gemeinsame Betreuung mit Robert Bosch Bühl): „Erstellung eines Kriteriumkatalogs zur Auswahl geeigneter Elemente zur Diskretisierung von Kunststoffzargen am Beispiel einer Standard- und einer Strukturzarge unter Verwendung der Finite-Element-Methode“, 2002.

- Beteiligung an der Betreuung der Doktorarbeit

Doktorarbeit von Herrn. J. Novak (gemeinsame Betreuung mit Prof. Tsukrov, University of New Hampshire, Mechanical Engineering, USA): „Effective elastic properties of two-dimensional solids with inhomogeneities of irregular shapes“, 2004.

Zur Zeit arbeitet Dr. J. Novak als Ausbilder und Konsultant bei „SolidWorks Corporation, COSMOS Analysis Division”.
Meine Beteiligung an der Betreuung dieser Doktorarbeit war in der letzten Phase der Arbeit und betraf die Anwendung und Ausarbeitung der entwickelten theoretischen Methoden für bestimmte Materialien, Mikrostruktur-Untersuchung und experimentelle Verifikation der Ergebnisse.

Veröffentlichungen in Büchern

Sinchuk, Y., Piat, R., Vasoya, M.:
Elastic Properties of Metal-Ceramic Composites: Micromechanical Estimation and Microstructure.
In Ed: Krenkel W., Lamon J.: High Temperature Ceramic Materials and Composites, AVISO Verlagsgesellschaft mbH, Berlin, Germany,
228-233 (2010).

Piat, R., Dietrich, S., Gebert, J.-M., Stasiuk, G., Weidenmann, K., Wanner, A., Böhlke, T., Drach, B., Tsukrov, I., Bussiba, A.:
Micromechanical Modeling of CFCs Using Different Pore Approximations.
In Ed: Krenkel W., Lamon J.: High Temperature Ceramic Materials and Composites, AVISO Verlagsgesellschaft mbH, Berlin, Germany,
590-597 (2010).

Piat, R.:
Hierarchical Models of Chemical Infiltrated Carbon/Carbon Composites:
In Ed: Aliabadi, M.H. et al.: Advances in Fracture and Damage mechanics VI, Trans Tech Publications Ltd, Switzerland,
665-668 (2007).

Dimitrov, S., Piat, R., Schnack, E.:
Macro-micro damage modeling of unidirectional carbon/carbon  composites.
In Ed: Aliabadi, M.H. et al.: Advances in Fracture and Damage mechanics IV, EC Ltd, United Kingdom, 447-452 (2005). 
 
Piat, R., Tsukrov, I.,  Mladenov,  N., Schnack, E.:
Procedure for Material Parameter Identification of the Infiltrated Carbon Felt.
In Ed: Aliabadi, M.H. et al.: Advances in Fracture and Damage machanics IV, EC Ltd, United Kingdom, 539-544 (2005). 

Piat, R., Schnack, E.:
Aspects of material modelling of pyrolytic carbon.
In Ed: W.L.Wendland, M.Efendiev : Analysis and Simulation of Multifield  Problems, Springer, 123-128 (2003).

Veröffentlichungen in Journals     (Bold Roman: Refereed Journal Article)

2014

Piat, R., Sinchuk, Y.:
Thermal Conductivity Design for Locally Orthotropic Materials.
Key Engineering Materials, 577-578, 437-440 (2014)

2013

Gross, T.S., Timoshchuk, N., Tsukrov, I., Piat, R., Reznik, B.:
On the ability of nanoindentation to measure anisotropic elastic constants of pyrolytic carbon.
ZAMM, 93(5), 301-312 (2013)

Sinchuk, Y., Roy, S., Gibmeier, J., Piat, R., Wanner, A.:
Numerical study of internal load transfer in metal/ceramic composites based on freeze-cast ceramic preforms and experimental validation.
Materials Science & Engineering, A 585, 10–16 (2013)

Sinchuk, Y., Piat, R.:
Inelastic design of MMCs with lamellar microstructure.
Developments in Strategic Materials and Computational Design IV Ceramic Engineering and Science Proceedings, 34(10), 221-232 (2013)

Stasiuk, G., Piat, R., Deshpande, V. V., Mahajan, P.:
Effective thermoelastic properties of C/C composites using 3D unit cell representation of the microstructure. Developments in Strategic Materials and Computational Design IV: Ceramic Engineering and Science Proceedings, 34(10), 213-220 (2013)

2012

Dietrich S., Gebert J.-M, Stasiuk G., Wanner A., Weidenmann K. A., Deutschmann O., Tsukrov I., Piat R.:
Microstructure Characterization of CVI-Densified Carbon/Carbon Composites with Various Fiber Distributions.
Comp. Sci. and Tech. 72(15), 1892-1900 (2012)

Stasiuk, G., Piat, R., Sinchuk, Y.:
Optimal Elastic Design of CFCs.
Key Engineering Materials, 488-489, 295-298 (2012)
DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.488-489.295

2011

Roy, S., Gebert, J.-M., Stasiuk, G., Piat R., Weidenmann K. A., Wanner A.:
Complete determination of elastic moduli of interpenetrating metal/ceramic composites using ultrasonic techniques and micromechanical modelling.
Materials Science and Engineering: A, 528(28), 8226-8235 (2011)
DOI: 10.1016/j.msea.2011.07.029

Gross, T.S., Nguyen, K., Buck, M., Timoshchuk, N., Tsukrov, I., Reznik, B., Piat, R., Böhlke, T.:
Tension-compression anisotropy of in-plane elastic modulus for pyrolytic carbon.
Carbon, 49(6), 2145-2147 (2011)
DOI: 10.1016/j.carbon.2011.01.012

Piat, R., Sinchuk, Y.:
Nonlinear homogenization of metal-ceramic composites with lamellar microstructure.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 11, 545-546 (2011)
DOI: 10.1002/pamm.201110262

Sinchuk, Y., Piat, R., Roy, S., Gibmeier, J., Wanner, A.:
Inelastic behavior of the single domain of metal-ceramic composites with lamellar microstructure.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 11, 285-286 (2011)
DOI: 10.1002/pamm.201110134

Drach, B., Tsukrov I., Piat, R., Dietrich, S.:
Material properties of anisotropic materials with pores.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 11, 507–508 (2011)
DOI: 10.1002/pamm.201110245

Piat, R., Sinchuk, Y., Vasoya, M., Sigmund O.:
Minimal compliance design for metal-ceramic composites based structures.
Acta Materialia 59(12), 4835-4846 (2011)
DOI: 10.1016/j.actamat.2011.04.026

Piat, R., Sinchuk, Y., Vasoya, M., Sigmund O.:
Minimal compliance design for metal-ceramic composites with lamellar microstructures.
Acta Materialia - online (2011)
DOI:10.1016/j.actamat.2011.04.026

Stasyuk G., Piat, R., Dietrich, S., Drach, B., Wanner, A., Tsukrov, I. , Lapusta, Y., Böhlke, T., Deutschmann, O., Tsukrov, I., Gross, T.:
Elastic properties of carbon/carbon composites for different fibers distributions.
Proceedings of 18th International Conference on Composite Materials (2011)

Drach, B., Tsukrov, I., Gross, T., Dietrich, S., Weidenmann, K., Piat, R., Böhlke, T.:
Numerical modeling of carbon/carbon composites with nanotextured matrix and 3D pores of
irregular shapes.
International Journal of Solids and Structures 48(18), 2447-2457 (2011)
DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2011.04.021

2010

Stasiuk, G., Ziegler, T., Piat, R., Neubrand, A.:
Numerical estimation of the thermal expansion of lamellar single domains in metal/ceramic composites.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 10, 723-724 (2010) / DOI 10.1002/pamm.201010346

Piat, R., Böhlke, T., Deutschmann, O., Dietrich, S., Drach, B., Gebert, J.-M. , Gross, T. ,  Li, A., Reznik, B. , Stasiuk, G., Tsukrov, I., Wanner, A.:
Numerical Studies of the Influence of the Porosity on Macroscopic Elastic Properties of Carbon/Carbon Composites.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 10, 719-720 (2010) / DOI 10.1002/pamm.201010344

Piat, R., Sinchuk, Y., Vasoya, M.:
Application of the semy-analytical micromechanical methods for optimization of the elastic response of metal-ceramic composites.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 10, 721-722 (2010) / DOI 10.1002/pamm.201010345

Böhlke,T., Lin, S., Piat, R., Heizmann, M., Tsukrov, I.:
Estimate of the Thermoelastic Properties of Pyrolytic Carbon based on an Image Segmentation Technique.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 10, 281-282 (2010) / DOI 10.1002/pamm.201010133

Li, A., Deutschmann, O., Piat, R., Böhlke, T., Tsukrov, I., Gross, T.:
Phase-field modeling of the effect of interfacial energy on pyrolytic carbon morphology in chemical vapor deposition.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 10, 715-716 (2010) / DOI 10.1002/pamm.201010342

Gebert J.-M., Reznik B., Piat R., Viering B., Weidenmann K., Wanner A., Deutschmann O.:
Elastic constants of high-texture pyrolytic carbon measured by ultrasound phase spectroscopy.
Carbon; 48(12), 3635-3658 (2010)

Böhlke, T., Jöchen, K., Piat, R., Langhoff, T.-A., Tsukrov, I., Reznik, B.:
Elastic properties of pyrolytic carbon with axisymmetric textures.
Technische Mechanik 30(4), 343-353 (2010)

Ziegler T.,  Neubrand A.,  Piat R.:
Multiscale homogenization models for the elastic behaviour of metal/ceramic composites with lamellar domains.
Composite Science and Technology 70(4), 664-670 (2010)
doi:10.1016/j.compscitech.2009.12.022

Piat R., Roy S., Wanner A.:
Material parameter identification of interpenetrating metal-ceramic composites.
Key Engineering Materials 53-56, 417-418 (2010)

2009

Böhlke T., Langhoff T.-A., Piat R.:
Bounds for the Elastic Properties of Pyrolytic Carbon.
PAMM • Proc. Appl. Math. Mech. 9, 431-434, (2009)

Bussiba, A., Piat, R., Kupiec, M., Carmi, R., Alon, I. and Böhlke, T.:
Damage onset and growth in carbon-carbon composite monitored by acoustic emission technique.
J. Acoustic Emission, 27 (2009)

Bussiba, A., Piat, R., Boehlke, T., Carmi, R., Alon, I., Kupiec, M.
Mechanical Behavior and Acoustic Response of Carbon/Carbon Composite with Different
Densities.
Proc. Carbon Conf., Biarritz, France (2009)

Ziegler T., Neubrand A., Roy S., Wanner A., Piat R.:
Elastic Constants of Metal/Ceramic Composites with Lamellar Microstructures: Finite Element Modelling and Ultrasonic Experiments.
Composites Science and Technology 69(5), 620-626 (2009) 

2008

Bussiba A., Kupiec M., Piat R., Böhlke T.:
Fracture characterization of c/c composite under various stress modes by mutual mechanical and acoustical responses.
Carbon 46(4), 618-630 (2008)

Leguillon D., Piat R.:
Fracture of porous materials – Influence of the pore size, Toughness of porous materials.
Engineering Fracture Mechanics 75, 1840-1853  (2008)

Bussiba, A., Kupiec, M., Ifergane S., Piat, R., Böhlke, T.:
Damage evolution and fracture events sequence i various composites by acoustic emission technique.
Composites Science and Technology 68, 1144–1155 (2008)

Piat, R., Tsukrov, I., Böhlke, T., Bronzel, N., Shrinivasa, T., Reznik, B., Gerthsen, D.:
Numerical studies of the influence of textural gradients on the local stress concentrations around fibers in carbon/carbon composites.
Commun. Numer. Meth. Engng (2008)
Published online in Wiley InterScience

Gebert, J.-M., Wanner, A., Piat, R., Guichard, M., Rieck, S., Paluszynski, B., Böhlke, T.:
Application of the micro-computed tomography for analyses of the mechanical behavior of brittle porous materials
Mechanics of Advanced Materials and Structures 15(1-7), (2008)

2007

Piat, R., Lapusta, Y., Böhlke, T., Guellali, M., Reznik, B., Gerthsen, D., Chen, T., Oberacker, R., Hoffmann, M.J.:
Microstructure-induced thermal stresses in pyrolytic carbon matrices at temperatures up to 2900°C.
Journal of the European Ceramic Society, 27, 4813-4820 (2007)

Piat, R., Roser, M., Fritzen, F., Schnack, E.:
Numerische Modellierung des Rissfortschritts in porösen CVI-CFC Verbundwerkstoffen.
MP Materialprüfung 49(4), 170-176 (2007)

2006

Piat, R.:
Numerical modeling of brittle fracture in porous CFC materials
PAMM 6(1), 191-192 (2006)

Piat, R.., Tsukrov, I.., Mladenov, N., Verijenko, V., Guellali, M.., Schnack, E., Hoffmann, M. J.:
Material modeling of the CVI-infiltrated C-felt. I. Basic formulae, theory and numerical experiments.
Composites Science and Technology 66(15), 2997-3003, (2006)

Piat, R., Tsukrov, I., Mladenov, N., Guellali, M., Ermel, R., Beck, T., Schnack, E., Hoffmann, M. J.:
Material modeling of the CVI-infiltrated C-felt. II. Statistical study of the microstructure, numerical analysis and experimental validation.
Composite Science and Technology 66(15), 2769-2775, (2006)

2005

Tsukrov, I., Piat, R., Novak, J., Schnack, E.:
Micromechanical modeling of porous carbon/carbon composites densified by chemical vapor infiltration.
Mechanics of advanced materials and structures 12(1), 43-54 (2005).  

Piat, R., Schnack, E.:
Microstructure induced stress concentrations in CVI-CFC materials.
PAMM 5, 357-358 (2005)

2004

Piat, R., Reznik, B., Schnack, E., Gerthsen, D.:
Modeling of effective material properties of pyrolytic carbon with different texture degrees by homogenization method.
Composites Science and Technology 64(13-14), 2015-2020 (2004).

2003

Piat, R., Schnack, E.:
Modeling the effect of microstructure on the coefficients of thermal expansion of pyrolytic carbon.
Carbon, 41(11), 2163-2166 (2003) 

Piat, R., Schnack, E.:
Identification of coefficients of thermal expansion of pyrolytic carbon with different texture degrees.
Key Engineering Materials, Vol. 251-252, 333-338 (2003) 

Piat, R., Reznik, B., Schnack, E., Gerthsen, D.:
Influence of pores on effective elastic properties of unidirectional carbon/carbon composites. Key Engineering Materials, Vol. 251-252, 339-344 (2003) 

PIAT, R., REZNIK, B., SCHNACK, E., GERTHSEN, D.:
Modeling the effect of microstructure on the elastic properties of pyrolytic carbon.
Carbon, 41(9), 1858-1861 (2003)  

Piat, R., Schnack, E.:
Hierarchical material modeling of carbon/carbon composites.
Carbon, 41(11), 2121-2129 (2003)

2002

Piat, R., Schnack, E.:
Mechanical properties and damage processes of pyrolytic  carbon. WCCM V, July 7-12 2002, Vienna, Austria, published on-line.

Novak, J., Tsukrov, I.,  Piat, R.,  Schnack, E.:
On contribution of pores into effective elastic properties of carbon/carbon composites, International Journal of Fracture, 118(2), 31-36 (2002) 

Piat, R., Schnack, E., Andrä, H.:
Entwicklung des hierarchischen Materialmodells von CVI-CFC-Werkstoffen.
PAMM 1, 171-172 (2002)

Publications in Proceedings and further publications:

Deshpande, V. V., Piat, R., Sinchuk, Y., Stasiuk, G., Mahajan, P.:
Design of the thermal transport in fiber reinforced composites.
19th International conference of composite materials (ICCM19), 28 July - 2 August 2013, Montreal, Canada.

Sinchuk, Y., Piat, R.:
Homogenization and sensitivity analysis for optimal thermoelastic design of metal-ceramic composites.
19th International conference of composite materials, (ICCM19), 28 July - 2 August 2013, Montreal, Canada.

Piat, R., Sinchuk, Y.:
Inelastic Design of MMCs with Lamellar Microstructure.
19. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, 03–05 Juli 2013, Karlsruhe, Germany

Piat, R., Stasiuk, G.:
The Effective Elastic Properties of the C/C Composites Calculated Using 3D Unit Cell Presentation of the Microstructure.
37th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC’13), 27.01-01.02.2013, Daytona Beach, USA.

Sinchuk, Y., Piat, R.:
Inelastic design of MMCs with lamellar microstructure.
37th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC’13), 27.01-01.02.2013, Daytona Beach, USA.

Sinchuk, Y., Piat, R., Vasoya, M.:
Elastic properties of metal-ceramic composites: micromechanical estimation and microstructure optimization.
Paper ID 54, HTCMC7, 20–22 September 2010, Bayreuth, Germany.

Piat, R., Dietrich, S., Gebert, J.-M., Stasiuk, G., Weidenmann, K., Wanner, A., Böhlke, T., Drach, B., Tsukrov, I., Bussiba, A.:
Micromechanical modeling of CFCs using different pore approximations.
Paper ID 110, HTCMC7, 20–22 September 2010, Bayreuth, Germany.

Piat, R., Sinchuk, Y., Vasoya, M.:
Application of the Micromechanical Models for Estimation of the Optimal Design of Metal-Ceramic composites.
2nd International Conference on Engineering Optimization, 6-9 September 2010, Lisbon, Portugal.

Piat, R., Sinchuk, Y., Ziegler, T., Neubrand, A., Roy, S., Wanner, A.:
Application of the micromechanical modeling for microstructure optimization of metal-ceramic composites.
14TH  ECCM, Paper ID: 622-ECCM14, 7-10 June 2010, Budapest, Hungary

Piat, R., Stasiuk, G., Böhlke, T., Dietrich, S., Gebert, J.-M., Wanner, A., Bussiba, A., Drach, B., Tsukrov, I.:
Modeling of the elastic properties of carbon/carbon composites for arbitrary fibers distributions.
14TH  ECCM, Paper ID: 696-ECCM14, 7-10 June 2010, Budapest, Hungary.

Gebert, J.-M., Wanner, A., Piat, R.:
Three-dimensional analysis of crack propagation in notched carbon/carbon specimens. International Workshop Research in Mechanics of Composites 2006, November 26-29, 2006, Bad Herrenalb, Germany.

Leguillon, D., Piat, R.:
Crack growth in a porous materials.
International Workshop Research in Mechanics of Composites 2006, November 26-29, 2006, Bad Herrenalb, Germany.

Piat, R., Leguillon, D., Fritzen, F., Röser, M., Magyesi, P., Yosibash, Z.:
Two-dimensional studies on crack propagation in porous brittle media subject to mode I loading.
International Workshop Research in Mechanics of Composites 2006, November 26-29, 2006, Bad Herrenalb, Germany.

Bussiba, A., Kupiec, M., Ifergane, S., Piat, R.:
Damage evolution and fracture events sequence in various composites by acoustic emission technique.
International Workshop Research in Mechanics of Composites 2006, November 26-29, 2006, Bad Herrenalb, Germany.

Piat, R.:
Hierarchical models of chemical infiltrated carbon/carbon composites.
Ref. Nr. 698, WCCM 2006,  Los Angeles.

Piat, R., Bronsel, N., Tsukrov, I., Reznik, B., Schnack, E.:
Influence of the microstructure on local stress concentrations in carbon/carbon composites, Ref. Nr. 697, WCCM 2006,  Los Angeles.

Piat, R., Leguillon, D., Yosibash, Y.:
A numerical study of crack propagation in a porous brittle CVI-infiltrated carbon felt.
Ref. Nr. 647, WCCM 2006, Los Angeles.

Schnack, E., Dimitrov, A., Langhoff, T.A., Piat, R., Tsotsova, R.:
Aspects of the free-surface effects in crack propagation in carbon based composites.
Ref. Nr. 83, WCCM 2006, Los Angeles.

Schnack, E., Dimitrov, A., Dimitrov, S., Langhoff, T.-A., Piat, R., Meske, R.:
Computational failure analysis, identification and optimization in virtual design: Accomplishments and research directions.
TMCE 2006, 18.-22.04.2006, Ljubljana

Piat, R., Schnack, E.:
Numerical modelling of brittle fracture in porous CFC materials. 
27-31.03.2006, GAMM 2006, Berlin.

Piat, R., Tsukrov, I., Schnack, E.:
Micromechanical material modeling of CVI infiltrated carbon/carbon composites.
23.03.06, IFMA, Clermont-Ferrand.

Piat, R., Tsukrov, I., Schnack, E.:
Mikromechanische Materialmodellierung von CVI-CFC Verbundwerkstoffen.
28. Tagung Arbeitskreises Verstärkung keramischer Werkstoffe, 9-10.03.2006, Bremen.

Piat, R., Fritzen, F., Röser, M., Schnack, E.:
Numerische Modellierung des Rissfortschritts in porösen CVI-CFC-Verbundwerkstoffen.
38.Congress DVM –„Arbeitskreis Bruchvorgänge“ 14-15.02.2006, Aachern.

Piat, R., Schnack, E., Leguillon, D., Yosibash, Z.:
Numerical Modelling of Failure in Porous Brittle Materials.
International Workshop, Moscow State University, Department of Mechanics and Mathematics, 12-14.12.2005.

Schnack, E., Dimitrov, A., Langhoff, T.-A., Piat, R. , Tsotsova, R.:Free surface effects in crack propagation: Numerics and Experiment. 
International Workshop, Moscow State University, Department of Mechanics and Mathematics, 12.-14.12.2005.

Piat, R., Schnack, E.:
Mehrskalen-Schädigungsmodellierung der CVI-CFC-Verbundwerkstoffe: vom Experiment zur theoretischen Betrachtung.
18. Workshop „Composite Forschung in der Mechanik“, 6-7.12.05 Paderborn.

Piat, R., Schnack, E., Mladenov, N., Tsukrov, I.:
Materialmodellierung CVI-infiltrierter Filze.
Südwesdeutscheskolloquium, 19.11.05, Karlsruhe.

Dimitrov, S., Piat, R., Schnack, E.:
Macro-micro damage modeling of unidirectional carbon/carbon  composites.
4rd International Conference on Fracture and Damage Mechanics, FDM 2005, 12-14 July 2005, Mallorca.

Piat, R. , Tsukrov, I. , Mladenov, N., Schnack, E.:
Procedure for material parameter identification of the infiltrated carbon felt,.
4rd International Conference on Fracture and Damage Mechanics, FDM 2005, 12-14 July 2005, Mallorca.

Tsukrov, I., Piat, R., Novak, J., Schnack, E.:
Micromechanical modelling of carbon/carbon composites with pores.
ICCM 15, 27.06-1.07.2005, Durban, South Africa.

Piat, R., Schnack, E.:
Correlation between microstructure and  fracture mechanisms by CVI-CFC Materials.
GAMM 2005, 28.03-1.04.2005, Luxembourg.

Schnack E., Dimitrov, S., Piat, R., Langhoff, T.-A.:
Nichtlineare numerische Mehrfeld-Homogenisierung der Inelastizität schmelzinfiltrirter Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe (MMCs).
Workshop SFB 404, 21-22.02.2005, Bad Herrenalb.

Piat, R., Mladenov, N., Schnack, E.:
Two level material modelling of CVI-CFC felt
17. Workshop „Composite Forschung in der Mechanik“, 14.12- 15.12.2004, Paderborn.

Piat, R., Schnack, E.:
Carbon/carbon composites under thermal loading
16. Workshop „Composite Forschung in der Mechanik“, 1.12. - 3.12.2003, Paderborn.

Piat, R., Tsukrov, I. , Novak, J., Schnack, E.:
Influence of pores on effective elastic properties of unidirectional carbon/carbon composites. 3rd International Conference on Fracture and Damage Mechanics 2.-4. September 2003, Paderborn.

Piat, R., Schnack, E.:
Identification of coefficients of thermal expansion of pyrolytic carbon with different texture degrees.
3rd International Conference on Fracture and Damage Mechanics, 2.-4. September 2003, Paderborn.

Piat, R., Schnack, E.:
On the influence of cracks into the effective elastic properties of pyrolytic carbons with different texture degrees.
Carbon 2003, 6.-10. Juli, Oviedo, Spanien.

Piat, R., Tsukrov, I., Novak, J., Schnack, E.:
Influence of the porosity on the effective elastic properties of the CVI densified C/C composites.
Carbon 2003, 6.-10. Juli, Oviedo, Spanien.

Piat, R., Schnack, E.:
Damage in pyrolytic carbon with different texture degrees.
15. Workshop „Composite Forschung in der Mechanik“, 18- 20.11.2002, Berlin.

Tsukrov, I., Piat, R., Novak, J., Schnack, E.:
Influence of pores on the effective elastic properties of CVI densified C/C composites.
15. Workshop „Composite Forschung in der Mechanik“, 18- 20.11.2002, Berlin.

Piat, R., Reznik, B., Schnack, E., Gerthsen, D.:
Effective material properties of pyrolytic carbon with different texture degrees.
Carbon 2002, 15.-20. September, Beijing, China , published on CD

Piat, R., Schnack, E.:
Mechanical properties and damage processes of pyrolytic  carbon.
WCCM V, July 7-12 2002, Vienna, Austria, published on-line.  

Piat, R., Schnack, E.:
Micro-cracking in pyrolytic carbon.
International Conference on Multifield Problems, 8.-10. April 2002, Stuttgart.

Piat, R., Schnack, E.:
Multi-Level modelling of CFC-Materials.
Workshop „The Treatment of Corners in Layered Structures“ 18.12.2001, Karlsruhe.

Piat, R., Schnack, E.:
Ein Materialmodel für Pyrokohlenstoff.
14. Workshop „Composite Forschung in der Mechanik“, 4.12.- 5.12.2001, Paderborn

Piat, R., Schnack, E., Andrä, H.:
Entwicklung des hierarchischen Materialmodells von CVI-CFC-Werkstoffen.
GAMM 2001, Zürich.

Vorträge

Böhlke T. Piat R., Langhoff T.-A., Tsukrov I., Lin S., Reznik B.. Deutschmann O.:
Homogenization of the thermoelastic properties of pyrolytic carbon.
14TH ECCM, 7-10 June 2010, Budapest, Hungary.

Tsukrov I., Drach B., Wesley S., Piat R., Böhlke T., Gebert J.-M., Wanner A.:
Effective Elastic Moduli of Materials with Irregularly Shaped Pores Characterized by Micro-Computed Tomography:
ECCM-2010, 16-21 May 2010, Paris, France.

Sinchuk Y., Piat R., Ziegler T., Neubrand A., Roy S., Wanner A.:
Aspects of the microstructure modelling of interpenetrated metal-ceramic composites. ECCM-2010, 16-21 May 2010, Paris, France.

Piat R., Stasiuk G., Böhlke T., Gebert J.-M., Dietrich S., Wanner A., Tsukrov I., Deutschmann O., Gross T.:
Influence of the preform architecture on the effective elastic material properties of carbon/carbon composites.
ECCM-2010, 16-21 May 2010, Paris, France.

Böhlke T., Jöchen K., Piat R., Tsukrov I., Gross T., Reznik B.:
Thermoelastic properties of pyrolytic carbon: Theory and identification based on microstructural data.
ECCM-2010, 16-21 May 2010, Paris, France.

Lin S., Böhlke T., Piat R., Heizmann M.:
Determination of correlation functions of pyrolytic carbon microstructures based on an image segmentation technique.
ECCM-2010, 16-21 May 2010, Paris, France.

Tsukrov I., Drach B., Böhlke T., Piat R., Reznik B.:
Micromechanical modeling of chemical vapor inltrated carbon/carbon composites.
GAMM 2010, 22-26 März 2010, Karlsruhe, Germany.

Li A., Reznik B., Deutschmann O., Piat R., Böhlke T., Tsukrov I., Gross T.:
Phase-field modeling of the effect of interfacial energy on pyrolytic carbon morphology in chemical vapor deposition.
GAMM 2010, 22-26 März 2010, Karlsruhe, Germany.

Buck M., Gross T., Timoshchuk N.,. Tsukrov I., Piat R., Böhlke T., Reznik  B.,  Deutschmann O. :
Toward accurate measurement of anisotropic elastic constants for pyrolitic carbon using nanoindentation.
GAMM 2010, 22-26 März 2010, Karlsruhe, Germany.

Böhlke T., Lin S., Piat R., Heizmann M., Tsukrov I.:
Estimate of the thermoelastic properties of pyrolytic carbon based on an image segmentation technique.
GAMM 2010, 22-26 März 2010, Karlsruhe, Germany.

Sinchuk Y., Piat R., Vasoya M., Ziegler T., Neubrand A., Roy S. , Wanner A.:
Two-scale homogenization models for elastic behaviour of Metal/ceramic composites with lamellar domains.
GAMM 2010, 22-26 März 2010, Karlsruhe, Germany.

Piat R., Stasiuk G., Böhlke T., Gebert M.-J., Dietrich S., Wanner A., Tsukrov I., Gross T., Reznik B., Li A., Deutschmann O.:
Numerical studies of the influence of porosity on macroscopic elastic properties of carbon/carbon composites.
GAMM 2010, 22-26 März 2010, Karlsruhe, Germany.

Piat R., Roy S., Wanner A.:
Material parameter identification of interpenetrating metal-ceramic composites
8th International Conference on Fracture and Damage Mechanics, 8-10.09.2009, Malta.

Piat R., Böhlke T., Dietrich S., Gebert J.-M., Wanner A.:
Modeling of effective elastic properties of Carbon/Carbon laminates
17th International Conference on Composite Materials, 27.07 – 31.07.2009, Edinburgh, UK.

Piat R., Böhlke T., Tsukrov I., Reznik B., Deutschmann O., Bussiba A.:
Numerical modeling of the microstructure of carbon/carbon composites on different length scales
Carbon 2009, Nr.597, 14.06-19.06.2009, Bairritz, France.

Bussiba A., Piat R., Böhlke T., Carmi R., Alon I., Kupiec M.:
Mechanical behavior and acoustic response of Carbon/Carbon composite with different densities
Carbon 2009, Nr.817, 14.06-19.06.2009, Bairritz, France.

Bussiba A., Piat R., Böhlke T., Kupiec M., Carmi R., Alon I., Böhlke T.:
Threshold parameters and damage accumulation profile in C/C composites monitored by acoustic emission response
IEAS 19, 9-12.12.2008, Kyoto, Japan.

Piat R., Böhlke T., Dietrich S., Gebert J.-M., Wanner A.:
Modeling of effective elastic properties of unidirectional carbon/carbon composites
21. Workshop Composite-Forschung in der Mechanik, 01-03.12.08, Bad Herrenalb, Germany.

Bussiba A., Piat R., Böhlke T., Kupiec M., Carmi R., Alon I.:
Assessment of damage initiation and growth in C/C composites utilizing acoustic emission technique
21. Workshop Composite-Forschung in der Mechanik, 01-03.12.08, Bad Herrenalb, Germany.

Dietrich S., Gebert J.-M.,  Wanner A., Baumbach T., Piat R., Böhlke T.:
Carbon/Carbon Composites– 3D Microstructure and Effective Elastic Properties
Congress of Materials Science and Engineering, 1-4.09.2008, Nürnberg, Germany

Piat R., Guichard M., Böhlke T.:
Micromechanical modeling of interpenetrated metal-ceramic composites
WCCM 2008, ECCOMAS 2008, June 30 – July 5, 2008, Venice, Italy.

Piat R., Gumbsch P., Böhlke T.:
Material parameter identification of heterogeneous materials with inclusions on different length scales
IWCCM 17, 2007, Paris, France.

Piat R.:
Hierarchical Models of Chemical Infiltrated Carbon/Carbon Composites:
6th International Conference on Fracture and Damage Mechanics, FDM 2007, 17-19 July 2007, Madeira, Portugal.

Piat R.:
Development of virtual carbon/carbon composite with prescribed material properties using the hierarchical material model
First International Conference on Multidisciplinary Design Optimization and Applications, April 17-20, 2007 Besancon, France.