Çentikli ve homojen malzemelerin çevrimsel deformasyonlarının modellenmesi ve sonlu elemanlar analizleri

ÖZET Anahtar kelimeler: Pekleşme modelleri, kinematik pekleşme, izotropik pekleşme, çevrimsel plastisite, dairesel çentikli numune Bu çalışmada, dairesel çentikli bir numunede orantısal ve orantısal olmayan yüklemeler altında çentik kökündeki gerinimler incelenmiştir. ASTM standartlarına göre boyutlandırıldıktan sonra, bir sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak modellenen çekme testi numunesinin, sırasıyla çekme testi, çevrimsel çekme – basma testi, burulma testi ve çevrimsel burulma testi analizleri gerçekleştirilmiştir. Test numunesinin malzemesi 16MnCr5 çeliği olarak belirlenmiştir. Analizlerde malzemenin plastik davranışını tanımlamak için, Mises izotropik pekleşme modeli ve Chaboche kinematik pekleşme modeli olmak üzere iki farklı pekleşme modeli kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre kinematik pekleşme modeli kullanılarak gerçekleştirilen çevrimsel testlerin analizlerinde Bauschinger etkisini modellenebilmiştir ancak izotropik pekleşme modeli kullanılarak gerçekleştirilen çevrimsel testlerin analizlerinde gerinim bozunum davranışı ve Bauschinger etkisi modellenememiştir. Bunun yanında iki pekleşme modeli de yalın yüklemeler altında birbirleriyle uyumlu sonuçlar vermiştir. Bir sonraki adımda, dairesel çentikli silindirik bir numune, aynı sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak modellenmiştir. Numunenin malzemesi SAE 1070 çeliği olarak belirlenmiş olup ilk olarak sadece eksenel yük uygulanarak çentik kökündeki eksenel gerilme yığılma faktörü ve sadece burulma yükü uygulanarak çentik kökündeki çevresel gerilme yığılma faktörü elde edilmiştir. Sonrasında, bulunan gerilme yığılma faktörlerinin önceki zamanlarda yapılan deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen değerlerle uyumlu olduğu görülmüştür. Son olarak aynı numunede Chaboche kinematik pekleşme modeli kullanılarak orantısal ve orantısal olmayan yüklemeler altında çentik kökündeki gerinim davranışları incelenmiştir. Sonuçlar, önceden gerçekleştirilen deneysel çalışmaların sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Araştırmada elde edilen bulgulara göre, Chaboche kinematik pekleşme modeli kullanılarak gerçekleştirilen analizlerde, çevrimsel yüklemeler altında malzemenin davranışının oldukça iyi bir şekilde tahmin edilebildiği görülmüştür.