Surface deformation relief features under multiaxial fatigue

Abstract

Наведено результати експериментального дослідження спрямовані на створення нового емпіричного критерію оцінювання багатоосьового втомного пошкодження. Запропонований критерій можна застосувати для матеріалів, на поверхні яких під дією циклічного навантаження формується деформаційний рельєф – екструзії, інтрузії, смуги ковзання. Випробування проводилися для зразків з алюмінієвого сплаву Д16АТ, алюмінієвий плакуючий шар якого реагує на циклічні навантаження у вигляді формування та еволюції кластерів рельєфу. Чутливість деформаційного рельєфу до видів навантажування була підтверджена порівнянням зображення рельєфу в умовах двоосьового навантаження, згин разом з крученням з рельєфом, котрий формувався на поверхні зразків, що випробовувалися лише при циклічному згині. Доказано, що багатоосьове навантаження має сильніший ефект на процес накопичення пошкодження. Також представлено результати дослідження еволюції деформаційного рельєфу поверхні зразків, що випробовувалися при комбінованому синхронному та несинхронному навантажуванні, показано чутливість поверхневої структури і до такої моди навантажування. Аналіз деформаційного рельєфу забезпечує достатньо точне прогнозування залишкової довговічності компонентів, які виготовлені з плакованих алюмінієвих сплавів. Прикладом застосування даного підходу є аналіз втомного пошкодження конструктивних елементів літака, що працюють в умовах багатоосьового навантаження. Іншою можливістю використання явища, що розглядається в статті, є розроблення нового покоління сенсорів втоми, призначених для оцінювання багатоосьової втоми. Сенсор втоми може мати хрестоподібний вигляд для втомних випробувань, закріплений тим чи іншим чином.

The paper presents experimental results directed on the development of new empirical criterion for multiaxial fatigue. The proposed criterion may be applied for materials responding the cyclical loading by the formation of deformation relief, i.e. system of extrusions, intrusions, persistent slip bands. The tests were carried out on aluminum alloy D16AT, the aluminum cladding layer of which is able to react cyclical loading by formation and evolving of relief pattern.