Geri Dön

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

  1. Tez No: 833030
  2. Yazar: İLBİLGE UMAY AYDINER
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. 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

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET FIRAT

  2. Computational modelling of hydrogen-induced failure in metallic materials

    Metalik malzemelerde hidrojen kaynaklı kırılmanın hesaplamalı modellenmesi

    BERKEHAN TATLI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA

  3. 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

    İngilizce

    2014

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DEMİRKAN ÇÖKER

  4. Continuum damage mechanics based modelling of laminated fiber reinforced composites

    Fiberle güçlendirilmiş çok katmanlı kırılmanın hasar mekaniği ile incelenmesi

    SÜLEYMAN YAŞAYANLAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İZZET ÖZDEMİR

  5. 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

    İngilizce

    2016

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Assoc. Prof. Dr. DEMİRCAN CANADİNÇ