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Erschienen in: Journal of Materials Science 21/2021

13.04.2021 | Computation & theory

Clustering analysis of grid nanoindentation data for cementitious materials

verfasst von: Xiaowen Chen, Dongwei Hou, Yudong Han, Xiaoping Ding, Peicheng Hua

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 21/2021

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Abstract

Nanoindentation technology is an advanced method to explore the microscopic mechanical properties of layer or block materials. Grid nanoindentation coupled with statistical analysis is effective to give an insight into multiphase materials just like cement paste, mortar and concrete. However, traditional statistical methods, such as deconvolution analysis and Gaussian Mixture Model (GMM), are limited by the nondeterminacy of normal distribution assumption, computational instability due to random selection of initial values, and some problems induced by large amount of calculation. In this paper, clustering analysis, an advanced analysis method for mixed data and widely used in machine learning field, is developed to deal with grid nanoindentation test data. Calculation results suggested that K-medoid clustering is suitable and highly efficient to explain grid nanoindentation tests. Furtherly, clustering method is more robust than deconvolution analysis and GMM when data size is reduced. In addition, normal distribution assumption is not always available for the mechanical properties of some mineral phases in cement pastes. This work offers a new optional mathematical tool to interpret and understand the multiphase properties of cementitious materials probed by grid nanoindentation technology.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Bulychev SI, Alekhin VP, Shorshorov MK et al (1975) Determining young’s modulus from the indentor penetration diagram. Ind Lab 41:1409–1412 Bulychev SI, Alekhin VP, Shorshorov MK et al (1975) Determining young’s modulus from the indentor penetration diagram. Ind Lab 41:1409–1412
19.
Zurück zum Zitat Shirkhorshidi AS, Aghabozorgi S, Wah TY, Herawan T (2014) Big data clustering: a review. In: Computational science and its applications – ICCSA 2014, Lecture Notes in Computer Science 8583, pp 707–720. Shirkhorshidi AS, Aghabozorgi S, Wah TY, Herawan T (2014) Big data clustering: a review. In: Computational science and its applications – ICCSA 2014, Lecture Notes in Computer Science 8583, pp 707–720.
Metadaten
Titel
Clustering analysis of grid nanoindentation data for cementitious materials
verfasst von
Xiaowen Chen
Dongwei Hou
Yudong Han
Xiaoping Ding
Peicheng Hua
Publikationsdatum
13.04.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 21/2021
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-021-05848-8

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