بررسی تجربی و شکستنگاری اثر عمق شیار با ضربهزن شارپی مجهز به کرنشسنج در آلیاژ آلومینیوم 7075 | ||
مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
دوره 11، شماره 3، مرداد 1400، صفحه 15-36 اصل مقاله (2.49 M) | ||
نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2021.2190 | ||
نویسندگان | ||
علی حسین زاده* 1؛ محمدرضا مرکی2؛ محسن سدیدی3؛ امیرحسین حسنی4 | ||
1دانشجوی دکتری، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک | ||
2مربی، دانشگاه صنعتی بیرجند، دانشکده مهندسی، گروه مواد و متالورژی | ||
3دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی، گروه عمران | ||
4کارشناس ارشد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مهندسی، گروه مکانیک | ||
چکیده | ||
در تحقیق حاضر آزمایش ضربه شارپی روی نمونه آلومینیوم 7075 با اندازه استاندارد 55×10×10 میلیمتر با عمق شیارهای مختلف انجام شدهاست و انرژی شکست شارپی برای هریک اندازهگیری شدهاست. نمودارهای نیرو-جابجایی برای نمونههای شارپی با عمق شیارهای مختلف توسط ضربهزن مجهز به کرنشسنج رسم شدهاست؛ سپس ارتباط بین انرژی شکست شارپی بهعنوان تابعی از تغییرات عمق ترک اولیه تعیین گردیدهاست. با استفاده از این رابطه میتوان با داشتن ابعاد هندسی ترک اولیه با احتساب تلرانسهای مجاز قیدشده در استاندارد، میزان خطا در اندازهگیری انرژی شکست شارپی آلومینیوم مورد بررسی را تعیین نمود. همچنین ریزساختار سطح شکست چند نمونه با عمق شیار مختلف مورد بررسی قرار گرفتهاست. مشاهدات شکستنگاری نشان دادهاست که مکانیسمهای مختلف شکست با تغییر عمق شیار نمونهها از جمله شکست نرم-ترد، شکست شبهترد و شکست ترد اتفاق افتادهاست. با افزایش عمق شیار شکست تردتر اتفاق افتادهاست که به علت افزایش کلیواژ و کاهش دیمپل در سطح شکست میباشد. همچنین با افزایش عمق شیار، انرژی شکست بر اساس رابطه نمایی E=22.857e-0.355a کاهش مییابد، که با استفاده از این رابطه میتوان .مقدار دقیق انرژی شکست شارپی را برای هر عمق شیار دلخواه در آلومینیوم 7075 آزمایش شده محاسبه کرد. | ||
کلیدواژهها | ||
آزمایش ضربه شارپی؛ شیار V شکل؛ اثر عمق شیار؛ صنعت هوافضا؛ شکست نگاری | ||
مراجع | ||
[1] Rajakumar S, Muralidharan C, Balasubramanian V (2011) Influence of friction stir welding process and tool parameters on strength properties of AA7075-T6 aluminium alloy joints. Mater Design 535-549.
[2] Kunigita M, Aihara S, Kawabata T, Kasuya T, Okazaki Y, Inomoto M (2020) Prediction of Charpy impact toughness of steel weld heat affected zones by combined micromechanics and stochastic fracture model - Part I: model presentation. Eng Fract Mech 230(60).
[3] Ghanei S, Saheb-Alam A, Sajjadi SA, Zabarjad S M (2010) Study of the effect of groove depth on the change in strength of simple carbon steels. The Fourth Joint Conference of the Association of Metallurgical Engineers and the Scientific Foundry Society of Iran.
[4] Barati A, Alizadeh Y, Aghazadeh J (2009) Investigation of the change in the depth and radius of the U-shaped groove on the integral value of J. 17th Annual Conference of Mechanical Engineering, Tehran, Tehran University. (In Persian)
[5] Lukas P, Kunz L, Weiss B, Stickler R (1989) Notch size effect in fatigue. Fatigue Fract Eng M 12(3): 175-186.
[6] Sidener SE, Kumar AS, Oglesby DB, Schubert LE, Hamilton ML, Rosinski ST (1996) Dynamic finite element modeling of the effects of size on the upper shelf energy of pressure vessel steels. J Nucl Mater 239: 210-218.
[7] Barati E, Alizadeh Y, Aghazadeh J (2009) The effect of notch depth and notch root radius on the averaged strain energy density and on fracture load in U notches under bending. Appl Mech J 5(2): 39-49. (In Persian)
[8] Nazari A, Aghazadeh-Mohandesi J, Vishkasogheh M H, Abedi M (2011) Simulation of impact energy in functionally graded steels. Nato Sc S Ss Iii C S 50(3): 1187-1196.
[9] Salavati H, Alizadeh Y, Berto F (2014) Effect of notch depth and radius on the critical fracture load of bainitic functionally graded steels under mixed mode I + II loading. Phys Mesomech 17(4): 29-39.
[10] Cova M, Nanni M, Tovo R (2014) Geometrical size effect in high cycle fatigue strength of heavywalled ductile cast iron GJS400: weakest link vs defect-based approach. Procedia Eng 74: 101-104.
[11] You M, Li M, Li JL, Liu K, Zhao YL (2014) Effect of notch depth on the adhesively bonded steel butt-joint under Charpy impact test. Appl Mech Mater 488-489: 538-541.
[12] Hosseinzadeh A, Hashemi SH (2018) Experimental investigation of notch depth effect on charpy fracture energy in API X65 steel. ISME 2018. (In persian)
[13] Luzio GD, Cusatis G (2018) Cohesive crack analysis of size effect for samples with blunt notches and generalized size effect curve for quasi-brittle materials. Eng Fract Mech 204: 15-28.
[14] Emamverdi A, Maraki MR, Sadidi M, Hosseinzadeh A (2019) Experimental investigation of notch tip radius effect on charpy fracture energy in aluminum 7075. ISME2019. (In Persian)
[15] Maraki MR, Sadidi M, Emamverdi A, Hosseinzadeh A (2019) Experimental investigation of notch angle effect on charpy fracture energy in aluminum 7075. ISME2019. (In Persian)
[16] Hosseinzadeh A, Maraki MR, Emamverdi A, Sadidi M (2019) Experimental investigation of notch depth effect on charpy fracture energy in aluminum 7075. ISME2019. (In Persian)
[17] Maraki M, Movahedi M, Hosseinzadeh A, Farhangdoost K (2019) Investigation of rousselier model and gurson-tvergaard-needleman model in ductile fracture of API X65 gas pipeline steel. J Appl Comput Mech 7:1.
[18] Hosseinzadeh A, Hashemi SH (2020) Experimental and numerical investigation of notch depth effect on charpy fracture energy in API X65 steel. Iran J Mech Eng. (In Persian)
[19] Ambriz RR, Jaramillo D, Garcia C, Curiel FF (2016) Fracture energy evaluation on 7075-T651 aaluminum alloy welds determined by instrumented impact pendulum. Trans Nonferrous Met Soc China 26: 974-983.
[20] Hosseinzadeh A, Farhangdoost Kh, Maraki MR (2020) Effect of V-notch depth on fracture toughness and the plastic region of the crack tip using charpy impact test data in API X65 steel. J App Comp Sci Mechs (Ferdowsi University of Mashhad).
[21] Lotfi A, Nourouzi S (2014) The microstructure and mechanical properties of friction stir welded 7075-T6 aluminum alloy by the use of Design of Experiment. Modares Mechanical Engineering 14(3): 17-26.
[22] Majidi A, Hashemi SH (2018) Study of macroscopic fracture surface characteristics of spiral welded API X65 gas transportation pipeline steel. Modares Mechanical Engineering 17(11): 219-228.
[23] Hosseinzadeh A, Maraki MR, Sadidi M (2020) Investigation of the effect of notch tip radius on fracture energy of Charpy in 7075 aluminium alloy. J Adv Des Manuf Tech 13(2): 65-72.
[24] Sahraoui S, Lataillade JL (1998) Analysis of load oscillations in instrumented impact testing. Eng Fract Mech 60(4): 437-446.
[25] Server WL, Wullaert RA, Sheckherd JW (1977) Evaluation of current procedures for dynamic fracture-toughness testing. Am Soc Test Mater 631: 446-461.
[26] Spiegel R, Schiller J, Al- Srinivasan R (2009) Problability and statistics. The McGraw-Hill.
[27] Meyers MA, Chawla KK (1999) Mechanical behavior of materials. Prentice Hall, New Jersey.
[28] Talafi-noghani M, Shaeri M. H, Esmaeili A, Razaghian-arani A (2018) Effect of severe plastic deformation by equal channel angular pressing on fracture toughness of Al-7075 alloy. Modares Mechanical Engineering 17(12): 11-20.
[29] Kumar PV, Reddy GM, Rao KS (2015) Microstructure, mechanical and corrosion behavior of high strength AA7075 aluminium alloy friction stir welds—Effect of post weld heat treatment. Defenc Tech 11(4): 362-369. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,258 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 946 |