Periodic tensile overloads in 2024-T3

Abstract

ÖZET Değişken genlikli yük altında çatlak ilerlemesi hala tam olarak anlaşılamamış karmaşık bir konudur. Sabit genlikli yük üzerine uygulanan tek aşın yük ve sabit aralıklı aşın yükler değişken genlikli yükleme altındaki davranışın kavranması için basit ama önemli deneylerdir. Sabit genlikli yük üzerine uygulunan tek aşırı yük çatlak ilerleme hızında geçici bir azalmaya neden olur. Eğer aşın yükler birbirlerinden yeterince uzaksa toplam gecikme tek tek aşırı yüklerin yarattığı gecikmenin toplamı olacaktır. Öte yandan, eğer aşın yükler çok yakın olursa bu yüklerin yaratacağı çatlak ilerleme hızı baskın olacak ve çatlak ilerleme hızı artacaktır. Burada önemli olan her aralık için çatlak ilerlemeindeki gecikmenin nasıl belirleneceğidir. Bu sorunun yanıtını bulmak amacıyla 5mm kalınlığında 2024-T3 Alclad aliminyum alaşım üzerinde deneyer yapılmıştır. Sonuçlar sabit genlikli gerilme şiddeti faktörü ve sabit genlikli yük arasında farklılıklar olduğunu göstermiştir. 1.3 ve 1.5 olmak üzere iki farklı aşın yük oranı ile yapılan sabit genlikli gerilme şiddeti faktörü deneyleri çatlak ilerleme hızında en fazla düşüşün bir aralık içinde olduğunu gösterirken sabit genlitli yük deneyleri sonucunda tek bir noktada en düşük hıza ulaşılmıştır. Buna göre, 1.3 aşın yük oranı için en düşük hız 500 çevrim aralıklı aşın yüklemede olmaktadır. Bu, yaklaşık olarak, çatlağın ters plastik bölgenin sonunu ulaşmasına denk gelmektedir.

IV ABSTRACT Fatigue crack propagation under variable amplitude load is a complex phenomenon which is still not fully understood. It is believed that single overloads and periodic overloads superimposed on constant amplitude loading are primitive but essential experiments to understand variable amplitude behavior. Single tensile overload superimposed on constant amplitude loading leads to a temporary reduction in crack growth rate. If periodic overloads are spaced far apart the retardation should be a simple sum of single overload behavior. For closely spaced overloads crack growth acceleration is expected since the driving force of overload cycles will dominate induced delay. The crucial question is how one can estimate the retardation associated with each periodicity. Experiments are done, with this question in mind, on five millimeters thick 2024-T3 Al -sheets. The results show that the behavior is somewhat different for constant K loading and constant amplitude loading. For constant K loading experiments at two different OL ratios, 1.3 and 1.5, a range of maximum decrease in FCGR is observed while for constant amplitude loading a single peak is get. The results indicate that maximum retardation occurs when the overloads are spaced by about 500 cycles for the overload ratio of 1.3. This corresponds approximately to applying an overload when the crack reached to end of reversed plastic zone.