Kırılma, gerilim altındaki bir malzemenin iki veya daha fazla parçaya ayrılmasına denir. Yani; Kırılma, çatlak oluşumu ve çatlağın ilerlemesi ile meydana gelir. Malzemelere uygulanan gerilmeler etkisiyle aniden kararsız hale gelen çatlakların hızla ilerlemeleri, malzemelerin kırılmasına sebep olur.
Kırılma mekaniği ise malzemelerdeki çatlak ve boşluk gibi hataların yük kapasitesine etkisini ve kırılmayla belirlenen hasarları inceler.
Kırılma mekaniğinde üç tip zorlanma şekli vardır. Bu zorlanma tiplerinden en önemlisi ve en tehlikelisi çekme yönü ile oluşan durumdur.
Bu çalışmamızda, Mod-I yüklemesine maruz kalan üç noktalı büküm numunesinde çatlak oluşumunu SIMULIA Abaqus ile inceleyeceğiz.
SIMULIA Abaqus, çatlakları modellemek ve ardından kontur integral değerlendirmesi yapmak için iki farklı yol sunar. Bu çalışmamızda, bu yollardan Conventional Finite Element Method olanı kullanacağız. Detaylarını yazımızda ve videomuzda bulabilirsiniz.
Hemen yukarıdaki yer alan modelde çatlak uzunluğunun, numune genişliğine oranı 0.2’dir. Numunenin uzunluğu 55mm ve genişliği 10mm’dir. Çatlak uzunluğu ise 2mm’dir.
Analizlerde kullanılan çelik malzemenin elastikiyet modülü 2xE5 MPa olup Poisson oranı ise 0.3’tür. Malzemenin doğrusal elastik olduğu varsayılır.
Numune üzerine yapılan yükleme, sol ve sağ yüzeylerine uygulanan eğilme momentleri şeklindedir. Bu modelde eğilme momentleri, kinematik coupling kısıtlamaları ile numunenin uçlarına uygulanır. Küçük deformasyon koşulları varsayılmıştır.
Analiz sonucunda, çatlak ucunda ve çatlak konturlarında J-integral ve Stress Intensity Factor (Gerilme Şiddeti Faktörü) incelenmiştir.
SIMULIA Abaqus ile gerçekleştirilen Fracture (Kırılma) analizinin uygulamasını aşağıdaki videodan izleyebilirsiniz. Videoyu Youtube’da izlemek ve kanala abone olmak için tıklayın.
