Metallerde sıcaklık tabanlı gevrek-sünek geçiş kırılmasının modellenmesi için sürekli ortamlar hasar mekaniği ile bütünleşik gözenekli plastisite teorisi üzerine yaklaşımlar

Metalik malzemelerdeki kırılma iki farklı karakterde olabilmektedir. Sünek ve gevrek olarak tanımlanan bu kırılma tipleri, birim şekil değiştirme hızı, ortam sıcaklığı ve ge-rilme üç eksenliği etkisi altında ortaya çıkmaktadır. Sıcaklık artığı sünekliği arttırırken, gerilme üç eksenliği ve birim şekil değiştirme hızının artması gevrekliği arttırmaktadır. Bu çevresel durumlara bağlı olarak sünek ve gevrek bölgeler arasında kalan kırılma tipi geçiş kırılması olarak adlandırılmaktadır. Bu çalışma dahilinde, metal malzemelerdeki sıcaklığa bağlı geçiş kırılmasının teorik ve sayısal olarak modellenmesi için iki farklı yaklaşım geliştirilmiştir. Bu yaklaşımların her ikisinde de, sünek kırılma, Gurson-Tvergaard-Needleman gözenekli plastik potansiyeli üzerinden modellenirken, gevrek kırılma için sürekli ortam hasar mekaniği dahilinde tanımlanmış hasar mekaniği modelleri kullanılmıştır. Gevrek kırılma için Leckie-Hayhurst tipi sürünme modeli modifiye edilerek hasar modeli olarak önerilmiştir. Gevrek kırılma için önerilen bir başka modelse Lemaitre tipi plastik hasar modeli olmuştur. Önerilen ilk model, sürekli ortamlar mekaniği tabanlı hipoelastik çerçeveyi baz almaktadır. Bu model ABAQUS Sonlu Elemanlar yazılımına kodlanmış ve Turba ve arkadaşları (2011) tarafından yayınlanmış olan deneysel küçük zımba deneyleri ile nümerik sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırma sonucunda gevrek ve sünek kırılmanın model tarafından doğru olarak hesaplandığı görülmüştür. Model ayrıca geçiş kırılması bölgesindeki hasarı da deneysel çalışmalarla uyumlu olarak öngörmektedir. Diğer taraftan, deneylerden elde edilen yükleme eğrileri ile nümerik sonuçlar oldukça tutarlı elde edilmiştir. Önerilen ikinci modelse, yine sürekli ortamlar mekaniği tabanlı hiperelastik formülasyonu baz almıştır. Bu formülasyon dahilinde gevrek hasarın anizotrop koşullarda tanımlanması için gerekli teorik altyapı formülize edilmiştir. Ayrıca hiperelastik model ile termodinamik uyumluluk prensibi tam olarak sağlanmıştır.