بررسی تجربی و عددی رشد ترک خستگی در آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V در حضور تنش‌های پسماند

Abstract

رشد ترک خستگی از مکانیزم های آسیب در سازه‌های مهندسی می‌باشد که با وجود حوزه‌ی تنش پسماند کششی تشدید می‌گردد. در این پژوهش، اثر تنش پسماند کششی در جلوی جبهه ترک بر روی رشد ترک خستگی در نمونه های از جنس آلیاژ تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفته‌است. تنش پسماند مکانیکی با استفاده از روش خمش چهار نقطه بر روی نمونه ها اعمال شده است و همچنین اندازه‌گیری تنش پسماند با استفاده از روش کرنش سنجی سوراخ انجام گرفته است. آزمون رشد ترک خستگی مطابق با استاندارد E647 بر روی نمونه‌های SEN(b) دارای تنش پسماند و بدون تنش پسماند صورت پذیرفته و تکرارپذیری آزمایش بررسی شده است. به منظور بررسی ناحیه پلاستیک نوک ترک، تنش پسماند اعمالی و بدست آوردن پارامتر‌های مکانیک شکست از نرم‌افزار تجاری المان محدود آباکوس استفاده شده است. نتایج المان محدود تطابق خوبی با نتایج تجربی داشت. نتایج بررسی‌های المان محدود و تجربی، میزان افزایش نرخ رشد ترک خستگی در حضور تنش پسماند کششی را نشان می‌دهد. این افزایش نرخ رشد ترک خستگی تا 50 درصد می‌تواند عمر خستگی را کاهش دهد.