Comparison of retardation behavior of 2024-T3 and 7075-TG al-alloys

Abstract

ÖZET Makina elemanları ve yapılar servis süreleri boyunca çok karmaşık bir yük spektrumunun etkisi altında kalırlar. Bu elemanların ömrünü ve çatlakların ilerleme hızlarını tespit etmek çok zordur. Değişken genlikti yükler, farklı genliklerin etkileşmesiyle daha karmaşık olurlar. Aşın yükler, basma yükleri ve bunların frekansları çatlak ilerlemesinin temel etmenleridir. Sabit genlikti yük üzerine uygulanan tek aşın yük ilkel bir yükleme metodudur ama değişken genlikli yükün anlaşılabilmesi için ilk adım olarak değerlendirilebilir. Tek aşın yük çatlak ilerlemesinde geçici bir yavaşlamaya neden olur ve ardından sabit genlik hızı yeniden elde edilir. İkinci adım peryodik aşırı yüklemedir ve burada aşın yüklerin frekansı önem kazanır. Sık aralıklı aşırı yük yavaşlamaya baskın çıkacağından çatlak ilerleme hızını arttırır. Diğer taraftan yavaşlama ise geniş aralıklı aşın yüklerin basit bir toplamı olacaktır. Maksimum yavaşlama ve buna karşılık gelen aşırı yük frekansı hem 2024-T3 hem de 7075-T6 Aliminyum alaşımları için 5mm kalınlığında merkezi çatlaklı plakalar kullanılarak araştırıldı. Sabit AK=15 MPa m ve AP=21 kN 'li testler aşın yük oranı 1.65 ve yük oranı 0.1 olarak her iki alaşımda da yapılmıştır. En etkileyici sonuçlardan biri 2024-T3 'ün peryodik aşırı yük uygulandığında 7075-T6 ya göre daha yüksek bir yavaşlama davranışı göstermesidir. Diğer bir sonuç ise sabit AK testlerinde belli bir aralıkdaki aşırı yük frekanslannda maksimum yavaşlama elde edilirken sabit AP için tek bir tepe noktası elde edilmesidir. Bununla birlikte aynı aşırı yük oranı, aşırı yük frekansı ve aynı malzeme kullanıldığında sabit AK testlerinde sabit AP ile yapılanlara oranla daha yüksek bir yavaşlama elde edilmiştir.

IV ABSTRACT Machine elements and engineering structures are subjected to very complex load spectrum in their service life. It is very hard to predict life time accurately and the rate of crack growth in these elements. Variable amplitude loading has an added complication due to interaction of loads of different amplitudes. Overloads, underloads and their occurrence interval have major effects on crack growth rate. Single tensile overload superimposed on constant amplitude loading is a primitive load history but may be regarded as the first step to understand variable amplitude behavior. Single overload leads to temporary retarded crack growth and then constant amplitude rate resumes. Second step in sophistication is periodic overloads and here periodicity of overloads gains an importance. Closely spaced overloads accelerate crack growth since the driving force of overload cycles will dominate induced delay. On the other hand, the retardation would be a simple sum of single overloads for remotely spaced overloads. Maximum retardation and corresponding occurrence ratio are investigated for both 2024-T3 and 7075-T6 Al-alloys by using five millimeter thick center cracked panels. Constant AK = 15 MPaVm and AP = 21 kN tests are conducted on both alloys by fixing overload ratio to 1.65 and stress ratio to 0.1. One of the most striking results is that 2024-T3 has higher retardation property titan 7075-T6 under application of periodic overloads. The other is that maximum retardation is obtained over a range of occurrence ratios for constant AK tests while a single peak is obtained for constant AP. Also higher retardation is obtained in constant AK tests compared to constant AP tests by using same overload ratio, occurrence ratios and material.