Badania doświadczalne trwałości zmęczeniowej elementów wykonanych ze stopu aluminium D16CzATW w obecności karbu geometrycznego

• Autorzy: Mierzyński J.

Warianty tytułu

EN

Experimental research of fatigue life in D16CzATW aluminium alloy specimen with a geometrical notch

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wyznaczono trwałość zmęczeniową próbek wykonanych ze stopu aluminium D16CzATW. Badaniom poddano próbki z karbem geometrycznym w postaci otworu walcowego uzyskanego w wyniku wiercenia i rozwiercania, a także w postaci otworu walcowego poddanego kalibracji. Uzyskane wyniki porównano z trwałością zmęczeniową próbek bez karbu geometrycznego. Trwałość zmęczeniową określono zarówno dla próbek obustronnie platerowanych jak i dla próbek pozbawionych takiej ochronnej warstwy. Analizie poddano wpływ wybranych procedur badawczych stosowanych w pomiarach propagacji pęknięć zmęczeniowych na trwałość zmęczeniową. Badania przeprowadzono w warunkach stałoamplitudowego zginania przy współczynniku asymetrii cyklu R = -1. Uzyskano zaskakująco duże różnice trwałości zmęczeniowej w zależności od zastosowanego wariantu badań. Te różnice starano się wyjaśnić zmianą stanu naprężenia wokół otworu poddanego kalibracji oraz negatywnym wpływem kruchej warstwy plateru na inicjację pęknięć zmęczeniowych. Zaobserwowano skomplikowany przebieg mechanizmu niszczenia, w którym mikromechanizmy pękania kruchego i plastycznego występują na różnych etapach propagacji pęknięć zmęczeniowych.

EN

There was examined fatigue life in D16CzATW aluminium alloy clad specimens. The research was carried out under the conditions of constant-amplitude bending at the stress ratio R = -1. Fatigue life diagrams were plotted for full specimens, specimens with drilled holes each and specimens with holes that were strengthened in a calibration process. As a result of the research, it was concluded that fatigue lives of specimens with calibrated holes were longer by 15% to 35% (depending on applied loads) in relation to specimens with common holes. The aforementioned increase was explained by a change in the state of stress around the hole. Significantly bigger differences were observed in comparative tests conducted on similar specimens, clad layers of which had been removed. It should be emphasized that fatigue lives of calibrated specimens prepared in that way were longer even in relation to clad specimens without geometric notches. An unfavourable effect of plate layers on fatigue failure processes was observed. A plate layer is the source of numerous surface micro-cracks and its effect on fatigue life is comparable to the effect of the presence of a strong concentrator in components. A microfractographic analysis of fracture surfaces made it possible to observe that in the parent material, there were present numerous marks of brittle and quasi-brittle cracking and, at the same time, an insignificant presence of plastic deformations. Increase in cracking depth was accompanied by intensification of plastic deformations, formation of multidirectionally oriented systems of fatigue striations as well as numerous fracture-originating cracks. In the residual zone, there was observed plastic cracking in the form of a homogenous slice structure.

Słowa kluczowe

PL

mechanika pękania; mikromechanizmy pękania; propagacja pęknięć zmęczeniowych; trwałość zmęczeniowa

EN

fracture mechanics; fatigue micromechanism; fatigue crack propagation; fatigue life

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 61, nr 1
• Strony: 65--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Mierzyński J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Katedra Budowy Maszyn, 00-908 Warszawa, ul. Kaliskiego 2,

Bibliografia

• [1] M. Skorupa, A. Skorupa, T. Machniewicz, P. Gruszczyński, Wzrost pęknięć zmęczeniowych w lotniczym stopie aluminium, XIX Sympozjum Zmęczenie i Mechanika Pękania, Bydgoszcz-Pieczyska, 2002, 361-368.
• [2] M. Skorupa, A. Skorupa, T. Machniewicz, P. Gruszczyński, Trendy eksperymentalne we wzroście pęknięć zmęczeniowych w blasze z lotniczego stopu aluminium D16, Przegląd Mechaniczny, 11, Warszawa, 2003, 21-27.
• [3] M. Skorupa, A. Skorupa, T. Machniewicz, Efekty interakcji obciążeń we wzroście pęknięć zmęczeniowych w stopie aluminium D16Cz, XX Sympozjum Zmęczenie i Mechanika Pękania, Bydgoszcz-Pieczyska, 2004, 387-394.
• [4] J. Schijve, M. Skorupa, A. Skorupa, T. Machniewicz, P. Gruszczyński, Fatigue crack growth in the aluminium alloy D16 under constant and variable amplitude loading, International Journal of Fatigue, 26, 2004, 1-15.
• [5] L. Śnieżek, Badania powstawania i rozwoju pęknięć zmęczeniowych w stopach aluminium stosowanych na pokrycia statków latających z uwzględnieniem wpływu działania karbu, sprawozdanie z realizacji pracy badawczej własnej nr 827, WAT, Warszawa, 2005.
• [6] S. Mroziński, A. Lipski, Eksperymentalna analiza kalibracji otworów nitowych, XXIV Sympozjon Podstaw Konstrukcji Maszyn, 2009, 359-364.
• [7] A. Lipski, S. Mroziński, Numeryczna symulacja procesu kalibrowania otworu pod nit, XXIV Sympozjon Podstaw Konstrukcji Maszyn, Białystok-Białowieża, 2009, 310-315.
• [8] ASTM E739-91: Standard Practice for Statistical Analysis of Linear or Linearized Stress-Life (S-N) and Strain-Life (ε-N) Fatigue Data.
• [9] J. Mierzyński, V. Hutsaylyuk, The micromechanism of fatigue cracking of the D16 aluminium alloy elements with a calibrated hole subject to bending, XV International Colloquium Mechanical Fatigue of Metals, Opole, 2010.