بررسی تجربی تأثیر چرخه گرمایی کوتاه مدت بر روی رفتار خستگی تداخل توام با نیروی پیش‌بار در نمونه‌های Al-alloy 7075-T6

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

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

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

فرآیند تداخل و اعمال نیروی پیش‌بار دو روش مؤثر برای بهبود عمر خستگی اتصالات می‌باشند و بصورت گسترده در صنایع مختلف به ویژه هوا-فضا و صنایع خودروسازی برای افزایش عمر خستگی اتصالات مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیشتر مطالعات انجام گرفته شده قبلی تأثیر فرآیند تداخل و نیروی ‌فشاری پیچ و مهره بر روی عمر خستگی نمونه‌ها را بصورت جداگانه بررسی کرده‌اند. در این پژوهش، اثر ترکیبی تداخل و نیروی پیش‌بار بر روی رفتار خستگی نمونه‌ها بررسی شده است. از طرفی تاکنون تحقیقاتی که در رابطه با فرآیند تداخل همراه با نیروی فشاری پیچ و مهره انجام گرفته شده در دمای محیط بررسی شده است و اثر تغییرات دما که به عنوان عاملی که نمی‌توان از آن صرف‌نظر کرد، مورد بررسی قرار نگرفته است. برای این منظور، دو چرخه دمایی °C60 و °C120 انتخاب شده و عمر خستگی نمونه‌ها در این دو حالت مورد بررسی قرار گرفته است. تست‌های خستگی بر روی آلیاژ آلومینیم 7075-T6 انجام شده است و نمودار تنش-عمر برای نمونه‌ها بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Chakherlou T.N., Mirzajanzadeh M., Vogwell J., Experimental and numerical investigations into the effect of an interference fit on the fatigue life of double shear lap joints, Engineering Failure Analysis, Vol. 16, No. 7, pp. 2066-2080, 2009
 [2] Kleditzsch S., Awiszus B., Lätzer M., Leidich E.,Numerical and analytical investigation of steel–aluminum knurled interference fits: Joining process and load characteristics, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 219, pp. 286–997, 2015.
[3] Chakherlou T.N., Taghizadeh H., Aghdam A.B., Experimental and numerical comparison of cold expansion and interference fit methods in improving fatigue life of holed plate in double shear lap joints, Aerospace Science and Technology,Vol. 29, pp. 351–362, 2013.
[4] Chakherlou T.N., Oskouei R.H., Vogwell J., Experimental and numerical investigation of the effect of clamping force on the fatigue behaviour of bolted plates, Engineering Failure Analysis, Vol. 15, pp. 563–574, 2008.
[5] Aragon A., Alegre J.M., Gutierrez-solana F., Effect of clamping force on the fatigue behavior of punched plates subjected to axial loading, Engineering Failure Analysis, Vol. 13, pp. 271-281, 2006.
[6] Oskouei R.H., Chakherlou T.N., Reduction in clamping force due to applied longitudinal load to aerospace structural bolted plates, Aerospace Science and Technology,Vol. 13, pp. 325–330, 2009.
[7] Chakherlou T.N., Abazadeh B., Vogwell J., The effect of bolt clamping force on the fracture strength and the stress intensity factor of a plate containing a fastener hole with edge cracks, Engineering Failure Analysis;Vol.16, pp. 242–253, 2009.
[8]. Alegre J.M., Gutierrez-solana F., Aragon A., A finite element simulation methodology if the fatigue behavior of punched and drilled plate components, Engineering Failure Analysis, Vol. 11, pp. 737-750, 2004.
 [9] Clark D.A., Johnson W.S., Temperature effects on fatigue performance of cold expanded holes in 7050-T7451 aluminum alloy, International Journal of Fatigue, Vol. 25, pp. 159–65, 2003.
[10] Minguez J.M., Vogwell J., Fatigue life of an aerospace aluminum alloy subjected to cold expansion and a cyclic temperature regime. Engineering Failure Analysis, Vol. 13, No. 6, pp. 997-1004, 2006.
[11] Polmear I.J., Pons G., Octor H., Sanchez C., Morton A., Borbridge W., After Concorde: evaluation of an Al–Cu–Mg–Ag alloy for use in the proposed European SST, Material Science Forum,Vol. 12, pp. 217–222, 1996.
[12] Liu L., Zhang J., Chen K., Wang H., Combined and interactive effects of interference fit and preloads on composite joints, Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 27, No. 3, pp. 716-729, 2014.
[13] Incorpera FP, DeWitt DP. Fundamentals of heat and mass transfer. 2nd ed. John Wiley & Sons, Inc; 1985.
[14] Holman J.P. Heat transfer. McGraw Hill; 2002.
[15] Royster DM. Tensile properties and creep strength of three aluminum alloys exposed up to 25000 hours  at  200–400 F.  Langley  Station,  Hampton  VA: Langley Research Center; 1969 [January, NASA TN D-5010.
[16] Stowell EZ. A phenomenological relation between stress, strain rate and temperature for metals at elevated temperature. Langley Field, VA: Langley Aeronautical Laboratory, National Advisory Committee for Aeronautics; 1957.