Son güncelleme: 29.09.2021
Elastik bölge malzeme üzerindeki yükleme ortadan kaldırdığında kalıcı bir deformasyonunun oluşmadığı bölgeye denir. Uygulanan yüklere karşılık gerinim geçmişten bağımsızdır. Bazı malzemeler, belirli bir sınırdan (akma mukavemeti) daha büyük bir kuvvet uygulandığında ve kuvvet ortadan kaldırıldığında kalıcı deformasyon meydana gelir. Buna örnek olarak atacın bükülmesini verebiliriz. Küçük bir kuvvet uyguladıktan sonra kuvvet ortadan kaldırılırsa ataç ilk geometrisine geri döner, ancak kuvvet elastik sınırdan daha büyük olduğunda parça eski haline gelmez. Malzemelerin bu davranışına plastisik deformasyon denir. Bu malzemeler önce elastik olup daha sonra plastik hale geldikleri için elastoplastik olarak adlandırılır. Yüklerin geçmişine bağlı olarak gerinim değişiklik gösterir. Metallerin plastik deformasyonunu yaklaşık olarak %0,2 gerinim değerinden sonra meydana gelir.
Tek boyutlu bir gerilim testinde, bir malzeme elastik sınırın ötesinde bir kez deforme olduğunda, karmaşık bir gerilim-gerilme davranışı sergiler. Örneğin metaller, elastik bölgede gerilim ve gerinim orantılı olarak artar. Akma mukavemetinden sonra malzeme plastik olarak deforme olmaya başlar. Ayrıca malzeme plastik hale geldikten sonra uygulanan yük azaltılırsa önceki gerilme-gerinim eğrisini takip etmez; malzeme hemen elastik hale gelir. Döngüsel yükler uygulanırsa, malzeme davranışı giderek daha karmaşık hale gelir.
Bir çekme yükü uygulandığında, akma gerilimi(σY), ulaşılana kadar (o–a çizgisi) malzeme elastiktir. Elastik modül, çizginin eğimidir ve E ile gösterilir. Uygulanan yük bu bölgede ortadan kaldırılırsa, gerilme-şekil değiştirme ilişkisi aynı eğriyi izler (a-o çizgisi). Akmadan sonra plastik faz başlar ve tanjant modülü (a-b doğrusu) olarak bilinen Et’nin eğimi ile stres daha da artar. Bu aşamada gerinim, elastik ve plastik parçalardan oluşur. Gerinim sertleşmesinin doğrusal olduğu varsayılır. Malzeme plastik bir duruma geçtikten sonra yük azalırsa, tekrar elastik hale gelir ve gerilim aynı ilk elastik eğimle, E (b–c çizgisi) doğrusal olarak azalır. Uygulanan yük tamamen kaldırılırsa, kalıcı bir plastik gerinim kalır (c noktasındaki gerinim). Yük tekrardan artarsa, malzeme c-b çizgisini takip eder ve yeni bir akma gerilimine (b noktasındaki gerilim) sahiptir. Bundan sonra, teğet modülüyle (b–d doğrusu) aynı eğimi izleyerek gerilim artar. Elastoplastik malzemede, gerinim sertleştirme etkisi nedeniyle akma gerilimi değişir.
Ek olarak gerilmesiz bir durum olan c noktasında bir sıkıştırma yükü uygulanırsa, gerilme negatif yönde E’nin eğitimi ile değişir. Sıkıştırma yükü devam ederse, malzeme sonunda tekrar negatif bölgede akmaya maruz kalacaktır. (e noktası). Farklı çevrimsel yüklemeler ve boşaltmalar uygulandığında, akmanın ters yönde ne zaman meydana geldiğine bağlı olarak malzemenin davranışı karmaşık olabilir. Yukarıdaki resimde kinematik ve izotropik sertleşme olarak bilinen en yaygın kullanılan malzeme modeli göstermektedir.
Bu blog yazısında elastoplastik malzemenin davranışı incelenmiştir. Bundan sonraki blog yazılarımızda kinematik ve izotropik sertleşme (hardening) modelleri incelenecektir. Malzeme özellikleri ile ilgili daha ayrıntılı bilgi için tıklayınız.
