Ductile Fracture of Metallic Materials Through Micromechanics Based Cohesive Zone Elements


Tezin Türü: Yüksek Lisans

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

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: İZZET TARIK TANDOĞAN

Danışman: Tuncay Yalçınkaya

Özet:

Sonlu elemanlar yöntemi ile beraber popülerlik kazanan kohezif bölge modellemesi, çatlak modellemesi, özellikle katman ayrılması, için yaygın olarak kullanılmıştır. Kohezif bölge modellerinin bünye denklemi, yani çekme-yer degiştirme eğrileri, çoğun lukla görüngüsel olarak çatlakların oluşması ve ilerlemesindeki fiziksel mekanizmalar dahil edilmeden türetilmektedir. Bu yaklaşım, mikromekanik olayların çekirdeklenme, büyüme ve porların birleşmesi ile açıklandıgı sünek kırılma için de kullanıla bilir. Bunun için fiziksel bir porun büyümesini hesaba katan mikromekanik temelli bir çekme-yer degiştirme eğrisi önceki çalışmalara dayanılarak geliştirildi [1–3]. Çekme direk olarak por oranı cinsinden elde edildi ve por oranının degişimi yer değiştirmeye baglandı. Model iki boyutta içsel bir kohezif bölge modeli olarak uygulandı. Sonlu elemanlar yönteminin uygulama aşamaları ve metodolojisi, mod-I, mod-II ve karışık mod çatlakları için ayrıntılı olarak sunuldu. Karışık mod için türetme aşamaları sonucunda açık bir gösterim yerine çekme ve yer degiştirmeleri içeren bir akma fonk siyonu elde edildi. Dolayısıyla, karışık mod dogrusal olmayan denklem sistemini çöz mek için örtük elastik-plastik bir numerik integrasyon düzeni kullanıldı. Uygulama, vii tek bir kohezif eleman ile testler yapılarak dogrulandı. Ayrıca model Abaqus içinde kullanıcı eleman altprogramı (UEL) olarak uygulandı ve sünek çatlak başlaması ve ilerlemesi üzerinde modelin kapasitesini ve por boyutu ve şekli gibi mikromekanik parametrelerin etkisini göstermek için nümerik CT ve SEN modelleri ile simülasyonlar yapıldı. Çalışma, geliştirilen mikromekanik modelin yüksek mukavemetli havacılık alaşımlarında belirli deformasyon mekanizmalarını açıklamada büyük bir potansiyel sundugu gösterilerek ve modelin mikron boyutlu numunelerde kullanımına ilişkin bir bakış açısı sunularak sonuçlandırılmıştır