Numerical implementation and analysis of a porous plasticity model for ductile damage prediction

Sünek hasar ve kırılmanın mikro boşluk oluşumu, büyümesi ve birleşmesinden kaynaklandığı bilinmektedir. Sünek metallerin gözenekli mikromekanik tanımı, mühendislik malzemelerinde hasar ve kırılmayı tahmin etmek için kullanılan birçok fenomenolojik malzeme modeline yol açmıştır. Bu tezde, hızdan bağımsız bir porlu plastisite modelinin değerlendirmesi, temsili hacim elemanı (THE) hesaplamaları aracılığıyla yapılmıştır. Model, [1]'de sunulan formulasyona dayanmaktadır ve klasik bir J2 plastisite uygulamasına benzer bir deneme-düzeltme şeması aracılığıyla kullanıcı malzeme altprogramı olarak uygulanmıştır. Bu bağlamda, THE'ler izotropik üstel sertleşmeye sahip elastoplastik bir matris malzemesi ile çevrili periyodik küresel boşluk dizisinden alınmış ve yer değiştirme kontrollü bir yöntemle sabit üç eksenli gerilim altında deforme edilmişlerdir. Modelin uygulanması ve RVE hesaplamalarının yöntemi ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Orijinal modelin sınırlamaları tartışılmıştir. Hacimsel boşluk büyümesi ve eşdeğer gerilim-gerinim ilişkisi açısından model ile THE sonuçları arasında daha iyi bir uyum elde etmek için modele bir modifikasyon önerilmiştir. Sayısal analizler, bütün üç eksenli gerilim değerleri için THE simülasyonları ile uyum gösterebilen ve uygulaması basit olan kompakt bir modelin elde edilebileceğini göstermiştir. Yaygın olarak kullanılan Gurson-Tvergaard-Needlman (GTN) modeli ve mevcut model ile karşılaştırmalar yapılmıştır ve farklılıklar tartışılmıştır. Sünek malzemelerde son kırılma aşamasını simüle etmek için bu modele basit bir boşluk birleştime ilişkisi katılmıştır. Ek olarak, sünek kırılma simülasyonlarnda modelin performansını ele almak için GTN modeli, mevcut gözenekli plastisite modeli ve Johnson-Cook ayrık hasar modeli ile düz ve keskin olmayan çentikli çekme numuneleri ile kırılma simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, mevcut modelin ve GTN modelinin çentikli numunelerde mühendislik gerilim-gerinim ilişkisi ve porozite değişimi açısından neredeyse aynı sonuçları verebildiği gösterilmiştir. Tez, genel bir bakış açısı ve gelecekteki olası iyileştirmelerle sonuçlandırılmıştır.