Thermo-mechanical fatigue testing: methods of conducting tests and measuring the material behaviour.

• Autorzy: Minichmayr R. , Riedler M. , Eichlseder W.

Warianty tytułu

PL

Badanie zmęczenia termomechanicznego: Metody prowadzenia testów i pomiary właściwości materiału.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Two different principles of TMF-testing were investigated for the wrought aluminium alloy AlCuBiPb (2011). In the first testing method the specimens are clamped in a stiff load frame. A cyclic temperature load is applied, which leads to an out-of-phase (OP) TMF loading. The local strain is measured within the parallel cross section of the specimen. The second series of OP-TMF tests are conducted using closed loop strain control on a servo-hydraulic TMF testing system, which guarantees a rigid restraint condition within the parallel section of the specimen. To compare these two principles of TMF-testing, additional experiments were conducted with different mechanical strain amplitudes. The two experiments can be compared well, when the local strains are taken into account. Therefore, the method of the rigid clamped specimen can be used to get experimental data in a wide range of strain amplitudes.

PL

Badano dwie różne metody termomechanicznych testów zmęczeniowych (TMF) dla stopów aluminiowych do obróbki plastycznej AlCuBiPb (2011). W pierwszej z badanych metod próbki materiału są mocowane w sztywnej ramie obciążeniowej. Stosuje się cykliczne obciążenie temperaturowe, które wywołuje niezsynchronizowane fazowo obciążenie termomechaniczne (OP TMF). Lokalne naprężenia są mierzone w obrębie równoległego przekroju próbki. W drugiej z przeprowadzonych serii testów OP TMF zastosowano zamkniętą pętlę sterowania naprężeniem w systemie serwomechanizmu hydraulicznego do termomechanicznych badań zmęczeniowych, co gwarantowało sztywne spełnienie warunku granicznego w równoległym przekroju próbki. Aby porównać dwie wymienione zasady testów TMF przeprowadzono dodatkowe eksperymenty przy różnych amplitudach naprężeń mechanicznych. Obydwa eksperymenty dają porównywalne wyniki, gdy uwzględni się naprężenia lokalne. Metoda, w której próbki mocuje się w sztywnej ramie, może więc być użyta dla uzyskania danych eksperymentalnych w szerokim zakresie amplitud naprężenia.

Słowa kluczowe

EN

thermo-mechanical fatigue; aluminium alloys; cyclic deformation; material testing; ageing; finite element analysis

PL

zmęczenie termomechaniczne; stop aluminiowy; odkształcenie cykliczne; badania materiału; starzenie; analiza metodą elementów skończonych

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. LII, nr 4
• Strony: 341--351
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Minichmayr R.

• Christian Doppler Laboratory for Fatigue Analysis, Franz-Josef-Straße 18, 8700 Leoben

autor

Riedler M.

• Institute for Mechanical Engineering, University of Leoben, Franz-Josef-Straße 18, 8700 Leoben

autor

Eichlseder W.

• Institute for Mechanical Engineering, University of Leoben, Franz-Josef-Straße 18, 8700 Leoben

Bibliografia

• [1] HTMTC-Seminar: The Practicalities of Thermo-Mechanical Fatigue Testing in the New Millennium. Proceedings at the High Temperature Mechanical Testing Committee, Darmstadt, 2000.
• [2] Simon C. Santacreu P. O.: Life Time Prediction of Exhaust Manifolds. Proc. CAMP2002 - High-Temperature Fatigue, Eds.: Biallas, G., Maier, H. J., Hahn, O., Herrmann, K., Vollertsen, F., Paderborn, 2002, pp. 257-267.
• [3] Chieragatti R., Paun F.: A New Technique for High Frequency Multiaxial Thermo-mechanical Fatigue Testing of Materials. Thermo-mechanical Fatigue Behaviour of Materials: Third Volume, ASTM STP 1371, Eds.: Sehitoglu H., Maier H. J., American Society for Testing and materials, West Conshohocken, PA, 2000, pp. 319-332.
• [4] Charkaluk E., Constantinescu A.: An energetic approach in thermomechanical fatigue for silicon molybdenum cast iron. Materials at High Temperatures 17 (3), Science Reviews, 2000, pp. 373-380.
• [5] Bakis C. E., Castelli M. G., Ellis J. R.: Thermomechanical Testing in Torsion: Test control and Deformation Behavior, Multiaxial Fatigue Behavior, STP1191, Eds.: McDowell D. L., Ellis J. R., American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1993.
• [6] Sehitoglu H., Qing X., Smith T., Maier H. J., Allison J. A.: Stress-Strain Response of a Cast 319-T6 Aluminium under Thermomechanical Loading, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 31A, 2000, pp. 139-151.
• [7] Shercliff H. R., Ashby M. F.: Process Model for Age Hardening of Aluminium Alloys - I. The Model. Acta metall. Mater., Vol. 38, No. 10, 1990, pp. 1789-1802.
• [8] Riedler M., Eichlseder W.: New Method of measuring Temperature and Strain in High Temperature Low Cycle Fatigue and Thermo-Mechanical Fatigue Testing. 20th Danubia-Adria Symposium on experimental methods in solid mechanics, pp. 218-219, Györ, 2003.
• [9] Riedler M., Eichlseder W.: The Influence of Dwell Times on the Lifetime of Aluminium alloys at Out-of-phase thermo-mechanical fatigue loading. Fifth International Conference on Low Cycle Fatigue, DVM, Berlin, 2003.
• [10] Minichmayr R., Riedler M., Eichlseder W.: Evaluation of the Creep Deformation Behaviour, Fracture Mechanisms and Creep-Fatigue Interaction in Aluminium Alloy AlCuBiPb. ICEM 12, Bari, Italy, 2004.
• [11] Manson S. S.: Behaviour of Materials under Conditions of Thermal Stress. NACA Report No. 1170, 1954.
• [12] Coffin L. F.: A Study of the Effects of Cyclic Thermal Stresses on a Ductile Metal. Trans. ASME 1954, 76, pp. 931-950.
• [13] Basquin O. H.: The exponential Law of Endurance Tests. Proceedings of the ASTM 1910, 10, pp. 625-630.