Modeling the roles of micro-deformation mechanisms on the deformation response of high-manganese austenitic steel single and polycrystals deformed under tensile and impact loading

Burada sunulan çalışmanın amacı, monoton ve darbe yükleri altındaki tek ve çok kristalli yüksek manganezli östenitik çeliklerin makro-deformasyon davranışlarına etki eden mikro-deformasyon mekanizmalarının rollerinin modellenmesidir. Bu çalışmanın ilk bölümü, Twinning Induced Palsticity (TWIP) çeliklerinde ikizleme ve kayma-ikizleme etkileşimlerinin deformasyon davranışındaki üzerindeki tekil rollerini kristal plastisite yaklaşımıyla açıklamaktadır. [100], [110] ve [216] yönelimli tek kristal ve çok kristalli TWIP çeliği örneklerinin oda sıcaklığındaki plastik deformasyonu ve pekleşme kanunu deneysel ve nümerik metotlar kullanılarak incelenmiştir. Geçirim elektron mikroskop (TEM) sonuçları, toplam ikiz hacim yüzdesine katkısı az olan oldukça ince ikizlerin ölçek olarak değişiklik gösterdiğini, birbirleriyle ve dislokasyonlarla etkileşim halinde olarak malzemenin işlem sertleşme kapasitesini arttırdığını açığa çıkartmıştır. Uygun makroskopik deformasyon davranışını öngörmek için kayma-ikizleme ve dislokasyon-tane sınırı etkileşimlerinin önemli katkılarını içeren özgün bir gerinim sertleşmesi kanunu önerilmiştir. Önerilen pekleşme şeması visko-plastik kendinle uyumlu (VPSC) kristal plastisite algoritmasına dahil edilmiş ve model başarıyla makroskopik deformasyon davranışını öngörmüştür. Daha önemlisi, mevcut bulgular ikizleme ve kayma-ikizleme etkileşimlerinin toplam işlem sertleşme kapasitesi üzerindeki tekil katkılarına ışık tutmuştur. İkinci bölümde, gerinim duyarlı yüksek manganezli östenitik çeliğin darbe yükü altındaki davranışını öngörmek için çok-ölçekli modelleme yöntemi kullanılmıştır. Kristal plastisite ve sonlu elemanlar (FE) analizi birleştirilerek malzemedeki doku, geometri ve gerinim duyarlılığının rolleri aynı anda dikkate alınmıştır. Spesifik olarak, farklı gerinim hızlarında deneysel tek eksenli çekme yüklemesi verilerine dayalı çok eksenli akma kuralını elde etmek için kristal plastisite kullanılmıştır. Eşdeğer gerilim-eşdeğer gerinim davranışları darbe yüklemesi altıdaki pekleşme kuralını daha iyi temsil etmek adına FE modeline dâhil edilmiştir. Mevcut bulgular, kristal plastisite ve FE analizlerinin uygun eşleştirilmesi sonucu; malzemenin deneysel akma kuralı darbe yüklemesine oranla dikkate değer düşüklükteki orta dereceli gerinim hızında ve tek eksenli yükeleme altında elde edilse dahi güvenilir sonuçlar verdiğini göstermiştir. Buna ek olarak, mevcut sonuçlar sağlıklı darbe davranışını öngörüsü için deneye dayalı çok ölçekli modelleme yönteminin gerekliliğini kanıtlamıştır.