Peridynamic modelling of internal features and interfaces for material toughening

Metaller ve seramikler, yüksek sertlik/ağırlık oranı ve tasarım esnekliği nedeniyle denizcilik, havacılık ve yapı mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan iki malzeme çeşididir. Bununla birlikte, mikro/makro çatlakların oluşumuna karşı dirençsizlikleri, potansiyellerini ve kritik mühendislik uygulamaları için kullanımlarını sınırlar. Metallerin ve seramiğin çatlak oluşumuna karşı özelliklerinin geliştirmesinin bir yolu ise malzemeye yerel zayıf bölgelerinin yerleştirilmesidir. Buna ek olarak, bu tür komplike ortamların sayısal analizi, çoklu ara yüzlerin, süreksizliklerin ve faz değişikliklerinin eşzamanlı etkileşimleri nedeniyle oldukça zor hale gelir. Bu nedenle, bu çalışma, farklı yerel zayıf bölgelerin çatlak davranışı ve malzemenin genel dayanıklılığı üzerindeki etkilerini sistematik olarak analiz etmeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmanın içeriği, arayüzlerin hassas modellenmesi için geliştirilmiş bir peridinamik formülasyonu ile iki makalede değerlendirilmiştir. İlk makalede, homojen malzemelerde durdurma deliklerinin çatlak dinamiği üzerindeki etkileri, geleneksel peridinamik kullanılarak analiz edilmiştir. Çeşitli durdurma deliği kombinasyonları, sertleştirme etkileri karşılaştırılarak çekme ve kesme yükleri altında analiz edilmiştir. İkinci makalede ise, baskınlık oranı parametresi tanıtılarak, çoklu malzemeli ortamlarda, yani fonksiyonel olarak kademelendirilmiş malzemelerdeki arayüz ve çoklu ölçekli etkiler dikkate alınarak geliştirilmiş bir peridinamik formülasyonu önerilmiştir. Genel olarak, bu çalışma, malzeme özelliklerindeki keskin geçişlerin modellenmesinin yanı sıra farklı malzemeler için sayısal olarak doğrulanmış yeni sertleştirme mekanizmalarını öneren yeni bir peridinamik metodolojisini sunmak açısından mevcut literatür durumuna benzersiz bir katkı sağlamaktadır.