بررسی رفتار خستگی سایشی در ورقهای سوراخ دار آلومینیوم 2024-T3 تقویت شده با روش انبساط سرد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تبریز*مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

ورق های دارای انبساط سرد به صورت گسترده در اتصالات پیچ و مهره که تحت نیروی پیش بار می باشند، بکار می روند. مطالعات گذشته در مورد تاثیر انبساط سرد و نیروی پیش بار بر روی رفتار خستگی در اتصالات پیچ و مهره نشان داده اند که میزان درصد انبساط سرد به صورت قابل توجهی بر روی رفتار خستگی اتصالات تاثیر گذار بوده و احتمال وقوع خستگی سایشی را افزایش می دهد. برای درک بهتر این پدیده لازم است تا اطلاع دقیقتری در مورد تاثیر انبساط سرد بر روی تغییرات نیروی اصطکاک در طول بارگذاری خستگی سایشی و تاثیر آن بر روی توزیع تنش در نواحی اطراف محل تمرکز تنش بدست آورد. بدین منظور در این مقاله، با طراحی دستگاه مناسب، شرایط بارگذاری خستگی سایشی بر روی ورق های سوراخدار ایجاد شده و نمونه های دارای انبساط سرد تحت شرایط بارگذاری مختلف قرار گرفته اند. همچنین از شبیه سازی عددی به منظور تخمین توزیع تنش های پسماند ناشی از انبساط سرد و بررسی تاثیر آن بر روی رفتار خستگی سایشی استفاده شده است. جهت مقایسه مقاومت خستگی سایشی در نمونه های مختلف از پارامتر اسمیت واتسون تاپر استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که انجام انبساط سرد تاثیر تمرکز تنش را در نواحی نزدیک به سوراخ کاهش می دهد. این در حالی است که در نواحی دورتر از سوراخ به دلیل ایجاد تنش های پسماند کششی احتمال وقوع خستگی سایشی را افزایش می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

On the fretting fatigue behavior of the cold expanded Al alloy 2024-T3 plates

نویسندگان [English]

  • Navid Chakherlou Tajbakhsh 1
  • Pouya Shahriary 2
1 Faculty of Mechanical Eng. University of Tabriz
2 Mechanical engineering department, Mechanical engineering faculty, Tabriz university, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Cold expanded holed plates are widely used in bolted joints which are subjected to clamping force. Previous studies on the effect of clamping force together with cold expansion on the fatigue behavior of the bolted joints revealed that the size of cold expansion has great influence on the fatigue durability of these joints due to the increase of the possibility of fretting fatigue occurrence. For better understanding this phenomenon, it is necessary to have detailed information about the effect of cold expansion on frictional force evolution during fatigue loading and the resulting stress field around the stress concentration zone. Therefore, in this paper, fretting fatigue testing apparatus was designed and fabricated for conducting fretting fatigue tests on the cold expanded specimens. Moreover, finite element simulation was used for evaluation of the residual stress distribution due to cold expansion and its effect on the fretting fatigue behavior of the joint. SWT multiaxial fatigue parameter was engaged for comparing the fatigue durability of the test specimens. The obtained results indicated that the cold expansion process reduces the stress concentration effect near the hole edge while it increases the possibility of fretting fatigue occurrence by generating tensile residual stress at areas away from the hole edge.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fretting fatigue
  • Cold expansion
  • finite element