Nanosertlik ölçme yönteminin sonlu elemanlar metodu ile modellenmesi

Abstract

Nanoindentasyon testi, malzemelerin farklı mekanik özelliklerini tespit etmek için yaygın olarak kullanılan çok kullanışlı bir tekniktir ancak uygulanması genellikle çeşitli zorlukları içerir. Sonlu elemanlar analizi (FEA), birçok mühendislik ve bilim alanındaki karmaşık problemleri çözmek için hızlı sonuç veren bir bilgisayarda sayısal analiz yöntemidir. Bu tez çalışmasında, rijit bir özellikteki bir batıcı ucun elasto-plastik malzemeler üzerindeki tepkisi nanoindentasyon tekniği özelinde incelenmiştir. Bu amaçla, doğrusal olmayan (non-linear) mekanik özellikler kullanılarak kaplamasız paslanmaz çelik, kaplamasız titanyum ve titanyum ile kaplanmış paslanmaz çelik örneklere ait üç farklı model iki boyutlu (2B) olarak oluşturulmuştur. Söz konusu modellere ait sınır şartlar, gerçek fiziksel kısıtlar göz önünde bulundurularak tespit edilmiş ve uygulanmıştır. Analizler neticesinde modellere ait zamana veya kuvvete bağlı deformasyon, gerilme ve şekil değiştirme grafikleri yanı sıra, alansal dağılım görüntüleri elde edilmiştir.

Nanoindentation is an effective technique that is widely used to detect different mechanical properties of materials, but its application often involves several difficulties. Finite element analysis (FEA) is a fast-acting computer aided numerical analysis method for solving complex problems in numerous engineering and scientific fields. In this thesis, the response of a rigid penetrating tip on elasto-plastic materials has been investigated exclusively in the nanoindentation technique. For this purpose, three two-dimensional (2D) models of uncoated stainless steel, uncoated titanium and titanium coated stainless steel samples were built using non-linear mechanical properties. Boundary conditions of the models in question were determined and applied considering the real physical constraints. As a result of the analysis, time or force-dependent deformation, stress and strain graphs as well as spatial distribution images of the model were obtained.