24036

بررسي رفتار خستگي و چقرمگي شكست آلياژ كار شده آلومينيوم سري 7000

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد-گرايش شكل دادن فلزات

1396

1400.04.15

دكتر حسين عربي، دكتر باقر محمدصادقي

دكتر بهمن ميرزاخاني

مهندسي مواد

ريزساختار و خواص مكانيكي ابزار كارابين GUARD-O ساخت شركت EDELWEISS ساخته شده با آلياژ Al-7175، در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفت. ريزساختار نهايي، شكل گيري كارابين با فرآيند فورج و وجود پوششي با ضخامت 19.36 µm و سختي 212±1.41 HV0.5kgF را در كارابين تاييد كرد. به منظور بررسي رفتار خستگي كارابين ابتدا طي آزمايش تجربي، بارگذاري چرخه‌اي با فركانس 2 Hz و نيروي كششي 15 kN بر روي محور اصلي كارابين اعمال شد. در اين بارگذاري كارابين پس از طي 2227 چرخه از دو ناحيه دماغه و بالاي بدنه اصلي دچار شكست شد. شكست نگاري در سطح بدنه اصلي كارابين ترك‌هاي ثانويه كه بين دانه‌ها رشد پيدا كرده‌اند را نشان داد. شرايط بارگذاري چرخه‌اي ذكرشده، با استفاده از نرم افزار ABAQUS و نرم افزار تحليل خستگي FE-safe بر روي كارابين مدلسازي شده، شبيه سازي شد. در اين شبيه‌سازي نتايج آزمايش كشش تجربي انجام شده، براي تعريف خواص آلياژ تشكيل دهنده كارابين در هردو نرم افزار استفاده شد. شكست خستگي در شبيه‌سازي انجام شده، در ناحيه بالاي بدنه اصلي پس از طي 2290 چرخه رخ داد. نتايج شبيه‌سازي مطابقت خوبي با نتايج تجربي داشتند. به منظور تعيين ارتباط بين نيروي اعمالي بر روي كارابين و تعداد چرخه منجر به شكست، شبيه‌سازي با بارگذاري‌هاي مختلف تكرار شد و رابطه بين نيرو و عمر خستگي كارابين به صورت F = 65.5×Nfracture-0.186 بدست آمد.

1400/04/26

Investigation on Fatigue Behavior and Fracture Toughness of 7xxx Wrought Aluminum Alloy

1/1/1900 12:00:00 AM

Micro-Stracture and mechanical properties of EDELWEISS GUARD-O Carabiner made with Al-7175, was investigated in this study. Micro-Stracture revealed that Carabiner was made with swage process and a coated layer with 19.36 µm thickness and 212±1.41 HV0.5kgF micro-hardness was seen. Cyclic loading with 2 Hz frequency and 15 kN Tensile force was applied on major axis of the Carbiner in which, Carabiner experienced failure in the nose and above the spine after 2227 cycles. Fatigue surface obtained in the spine fracture zone revealed secondary inter-granular cracks. Cyclic Loading explained above, was simulated on a modeled Carabiner using ABAQUS and FE-safe fatigue software. Tensile properties obtained from experimental tensile test were used to define Carabiner material properties in both softwares. Failure was seen after 2290 cycles above the spine of the simulated Carabiner. Simulation results were reasonably compatible with experiments. In order to find the relation between applied force and number of cycles to fracture of the Carabiner, simulations were repeated with different loading amplitudes and the relation F = 65.5×Nfracture-0.186 was computed for this Carabiner.

آلياژ آلومينيوم 7175 , خواص مكانيكي , رفتار خستگي , شبيه‌سازي المان محدود , شكست كارابين

ََAluminum Alloy 7175 , Mechanical Properties , Fatigue Behavior , FEM Simulation , Carabiner Fracture