COMPUTATIONAL MODELLING OF HYDROGEN-INDUCED FAILURE IN METALLIC MATERIALS
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: BERKEHAN TATLI
Danışman: Tuncay Yalçinkaya
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hidrojen kaynaklı malzeme hasarı fenomeni, birçok metalik malzemeyi etkileyen ve son zamanlarda önemli bir ilgi gören bir konudur. Bu fenomen, hidrojen atomlarının metalik malzemelerin kafes yapısı içinde difüze olarak yer değiştirmesi sonucu ortaya çıkar ve bu durum genellikle hidrojen üreten bir ortamla temas halinde gerçekleşir. Hidrojen kaynaklı malzeme hasarı üzerine yapılan çalışmalar, hidrojen atomlarının metalik malzemelerin kafes yapısında bulunmasının, çatlak oluşumu ve yayılımını fazlasıyla etkilediğini ve bunun sonucunda süneklik, dayanım, tokluk ve yorulma ömründe azalmalar meydana geldiğini göstermektedir. Hidrojen kaynaklı malzeme hasarını açıklayan çeşitli teoriler ortaya atılmıştır, bunlardan hidrojen destekli lokalize plastisite ve hidrojen destekli dekohezyon mekanizmaları öne çıkmaktadır. Bu mekanizmalar, hidrojenin malzeme içindeki kusurlar ve dislokasyonlar ile etkileşimlerini tanımlayarak hasarın nasıl meydana geldiğini açıklar. Dolayısıyla, hidrojen kaynaklı hasarı anlayabilmek için malzeme kusurlarının ilerleyişini ve hidrojenin malzeme içindeki taşınımını doğru bir şekilde tanımlamak büyük önem taşımaktadır. Bu tezde, hidrojenin gerilme etkisi ile taşınımı, izotropik Von Mises plastisitesi, kristal plastisite ve gerinim gradyanı kristal plastisite gibi malzeme modelleri ile potansiyel tabanlı karışık modlu kohezif alan modeliyle birleştirilmektedir. Bu formülasyon, asıl olarak hidrojen kaynaklı intergranüler hasarın birincil hasar mekanizması olarak incelendiği hidrojen destekli dekohezyon mekanizmasını modellemek amacıyla kullanılmaktadır. İlk olarak, iki boyutlu Von Mises plastisite simülasyonları, çentikli numunelere ait deneysel verilerle karşılaştırılarak önerilen formülasyonun doğruluğu test edilmiştir ve deneylerle yakın sonuçlar elde edilmiştir. Daha sonra, hidrojen kaynaklı hasarın mikromekanik modellemesinde boyut ve yerel olmayan etkileri incelemek amacıyla, oluşturulan üç boyutlu çok tanecikli temsili hacim elemanları üzerinde kristal plastisite ve gerinim gradyanı kristal plastisite simülasyonları gerçekleştirilmiştir.