Application of a Lower Order Strain Gradient Crystal Plasticity Model on Polycrystalline Deformation and Nanoscratching Analyses

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Havacılık Ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ENES GÜNAY

Danışman: Tuncay Yalçinkaya

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Gerinim gradyanı kristal plastisite çerçeveleri, kristal malzemelerin mekanik davranışlarını, özellikle de farklı uzunluk ölçeklerinde nasıl deforme ettiklerini tanımlamak için kullanılan teorik ve hesaplamalı modellerdir. Bu çerçeveler, gerinimdeki uzamsal değişimler olan gerinim gradyanlarının etkilerini klasik kristal plastisite teorisine dahil eder. Bu yaklaşım, mikro yapılar ve nano yapılar gibi küçük ölçeklerdeki malzemelerde gözlemlenen boyuta bağlı davranışı yakalamak için gereklidir. Malzemedeki gerilme gradyanları arttıkça, deformasyonun uyumluluğunu korumak için geometrik olarak gerekli dislokasyonlar yaratılır ve bu da malzemenin sertleşmesine yol açar. Gerinim gradyanı teorileri düşük ve yüksek dereceli olarak kategorize edilir; bunlardan ilki daha basit bir matematiksel formülasyona ve sınır koşullarına sahipken, ikincisi daha yüksek dereceli gerilme terimleri, modelde ek serbestlik dereceleri ve artan hesaplama karmaşıklığı içerir. Bu tezde, düşük dereceli bir gerilme gradyanı kristal plastisite çerçevesi, ticari sonlu elemanlar yöntemi çözücü yazılımı ABAQUS üzerinde bir kullanıcı malzeme alt programı olarak uygulanmıştır. Uygulama adımları, uygulamadaki zorlukları özetleyerek birden fazla eleman türü için ayrıntılı olarak ortaya konmuştur. Bu tezde uygulanan gerinim gradyan modeli, yüksek derecede anizotropik eklemeli imalatla üretilmiş malzemeler, kalınlıklarıyla karşılaştırılabilir tane boyutlarına sahip ince numuneler ve malzemenin aşınma, sürtünme ve çizilme sertliği özelliklerini ölçen nanoçizme testleri gibi mühendislik problemlerinde gözlemlenen boyut etkilerini araştırmak için kullanılmıştır.