تخمين آسيب پيوسته طي بارگذاري خستگي پرچرخه روي آلياژ منيزيم با كاربرد در ساخت قطعات موتوري

Continuum damage prediction during high-cycle fatigue loading on magnesium alloy with application of engine components manufacturing

امروزه آلياژهاي منيزيم، به دليل دارا بودن نسبت استحكام به وزن مناسب، يكي از مواد جايگزين براي انواع فولادها و آلياژهاي آلومينيم در صنايع مختلف به خصوص خودروسازي هستند. در اين مقاله، آسيب خستگي دو آلياژ منيزيم AZ91 و AZE911 تحت بارگذاري خستگي پرچرخه و تخمين عمر خستگي آنها با استفاده از روش مكانيك آسيب پيوسته، بررسي شده است. يكي از كاربردهاي اين آلياژ، ساخت بلوك سيلندر موتور خودرو است، كه با توجه به كاركرد بلوك سيلندر، بارگذاري آن، خستگي پرچرخه خواهد بود. براي اين منظور، در ابتدا روابط مربوط به روش مكانيك آسيب پيوسته، استخراج شده و سپس، براي نتايج تجربي موجود (حاصل از آزمون خستگي پرچرخه خمشي دوراني) براي آلياژ منيزيم AZE911 و AZ91، مدل تخمين پارامتر آسيب خستگي، ارايه خواهد شد. نتايج حاصل از روش مكانيك آسيب پيوسته نشان ميدهد كه ميزان آسيب خستگي پرچرخه در آلياژ منيزيم AZE911، در همان سيكل هاي اوليه نسبت به آلياژ منيزيم AZ91، بيشتر است و لذا با شيب كمتري، به مقدار يك مي رسد. اين در حالي است كه بطور كلي، عمر خستگي پرچرخه آلياژ منيزيم AZE911، بيشتر از آلياژ منيزيم AZ91 است.

Nowadays, magnesium alloys are one of the alternative material for steels and aluminum alloys, due to the proper ratio of the strength to the weight, in various industries, especially automotive manufacturing. This article investigates the fatigue damage of two magnesium alloys, AZ91 and AZE911, under high-cycle fatigue loading and uses the continuum damage mechanics method to estimate the fatigue lifetime. One of the application for this alloy is to manufacture engine cylinder blocks, according to the component function, cylinder blocks the alloy is under high-cycle fatigue loading. For this objective; first, relationships and formulations related to the method of continuous damage mechanics were extracted; and then, the fatigue damage parameter estimation model was presented according to experimental data (from the rotary bending high-cycle fatigue test) for AZ91 and AZE911 magnesium alloys. Results of the continuum damage mechanics method showed that the high-cycle fatigue damage was higher for AZE911 magnesium alloy in first cycles, in comparison to AZ91 magnesium alloy and therefore, reached to unity, by a lower slope. In general, it can be noted that the high-cycle fatigue lifetime of AZE911 magnesium alloy was higher than the one in AZ91 magnesium alloy