Micromechanical modeling of failure in dual phase steels through cohesive zone and crystal plasticity modeling frameworks
Kohezif bölge ve kristal plastisite modelleme çerçeveleri ile çift fazlı çeliklerde hasarın mikromekanik modellenmesi
- Tez No: 833030
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Çift fazlı çelikler, dövülebilirlik özelliklerinin yanı sıra, temel olarak sünek ferrit fazını sert ve kırılgan martensit fazıyla birleştiren kompozisyonlarından kaynaklanan ilginç malzeme özelliklerine sahiptir. Plastik ve kırılma davranışlarını analiz etmek için, mikromekanik temelli bir yaklaşımı benimseyerek mikro yapılarının titiz bir şekilde incelenmesi gerekmektedir. Mikro ölçekte, çift fazlı çelikler çeşitli kırılma mekanizmaları sergiler ve buna uygun plastisite ve hasar modelleriyle ele alınması gerekir. Bu kırılma mekanizmaları, ferrit-martensit ve ferrit-ferrit fazları arasındaki arayüz ayrılmaları ile martensit çatlama durumunu içerir. Mikro yapı evriminin makroskopik davranışa olan etkisini yansıtmak için kristal plastisite ve kohezif bölge modellenmesine dayalı bir hasar model çerçevesi üç boyutlu Temsili Hacim Elemanı (THE) hesaplamalarında kullanılır. Sünek ferrit fazı için hız-bağımlı kristal plastisite çerçevesi kullanılırken, kırılgan martensit fazı için izotropik J2 plastisite modeli kullanılır. Ferrit-martensit ve ferrit-ferrit fazları arasındaki arayüzlerde kohezif bölge elemanları entegre edilerek aragranüler çatlamanın analizi yapılır. Ayrıca, martensit fazı içindeki içgranüler kırılma bağımsız bir hasar modeli kullanılarak ele alınır. İlk olarak, yukarıda belirtilen hasar modellerinin kalibre edilmesi için kapsamlı bir parametre tanımlama çalışması yapılmıştır. Ardından, farklı mikroyapısal özelliklere sahip çeşitli üç boyutlu polikristalin THE'ler analiz edilmiş ve literatürdeki gözlemlerle karşılaştırıldığında bu modellerin yanıtı tahmin etme kabiliyeti ayrıntılı olarak değerlendirilmiştir. Çift-faz çeliklerinde martensit fazının mekansal dağılımı ve malzemenin deneyimlediği üç eksenli gerilme durumu hasar mekanizmasını etkileyen kritik faktörler olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Dual-phase (DP) steels are characterized by their great formability and interesting material properties, which primarily originate from their unique composition, combining the ductile ferrite phase with the hard and brittle martensite phase. In order to analyze their plastic and failure behavior, a thorough investigation of their microstructure is essential, employing a rigorous micromechanics-based approach. At the microscale, DP steels exhibit various failure mechanisms that need to be addressed through proper plasticity and failure models. These include interface decohesion between ferrite-martensite (F/M) and ferrite-ferrite (F/F) phases, as well as martensite cracking. A crystal plasticity and cohesive zone modeling based failure framework for three dimensional Representative Volume Element (RVE) calculations is followed to reflect the influence of microstructure evolution to macroscopic response. The rate-dependent crystal plasticity framework is used for the ductile ferrite phase while isotropic $J_2$ plasticity model is employed for the brittle martensite phase. Cohesive zone elements are introduced at the interfaces between ferrite-martensite and ferrite-ferrite phases to analyze intergranular cracking. Additionally, intragranular failure within the martensite phase is addressed using an uncoupled damage model. Initially, an extensive parameter identification study was conducted to calibrate the aforementioned failure models. Then, various 3D polycrystalline RVEs having different microstructural characteristics are analyzed and discussed in detail to evaluate the capacity of these models in predicting the response in comparison to observations in the literature. The spatial distribution of the martensite phase and the triaxial stress state experienced by the material has been identified as critical factors influencing the failure mechanism in dual-phase steels.
Benzer Tezler
- Anizotropik plastik akma yüzeyine dayalı sayısal hasar modelinin geliştirilmesi ve deneysel doğrulaması
Development and experimental validation of a numerical damage model based upon an anisotropic plastic yield criterion
TOROS ARDA AKŞEN
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FIRAT
- Computational modelling of hydrogen-induced failure in metallic materials
Metalik malzemelerde hidrojen kaynaklı kırılmanın hesaplamalı modellenmesi
BERKEHAN TATLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA
- Modeling of intersonic delamination in curved-thick composite laminates under quasi-static loading
Bükümlü ve kalın kompozit laminatlardaki intersonik delaminasyonun sanki-statik yük altında modellenmesi
BURAK GÖZLÜKLÜ
Doktora
İngilizce
2014
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMİRKAN ÇÖKER
- Continuum damage mechanics based modelling of laminated fiber reinforced composites
Fiberle güçlendirilmiş çok katmanlı kırılmanın hasar mekaniği ile incelenmesi
SÜLEYMAN YAŞAYANLAR
Doktora
İngilizce
2023
İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İZZET ÖZDEMİR
- Multi-scale deformation and failure prediction of polycrystalline metals: A case study on impact and localization
Polikristal metallerin farklı ölçeklerde deformasyon ve kırılma öngörüsü: Darbe ve lokalizasyon üzerine vaka çalışması
MORAD MIRZAJANZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. DEMİRCAN CANADİNÇ