تحليل عددي تجربي خصوصيات ماده A356 در بارگذاري خستگي كم چرخه

FE and Experimental Analysis in Material Characterization of A356 in Low Cycle Fatigue Loading

چكيده اين مقاله با شبيه سازي خستگي كم چرخه (LCF)، به دنبال ارزيابي پارامترهاي خستگي، خواهد بود كه براي برآورد عمر خستگي تحت بارگذاري تك محوره مناسب است .پاسخ تنش كرنش الاستيك و پلاستيك سيكلي با استفاده از روش هاي پلاستيسيته تجزيه و تحليل شد. شبيه سازي المان محدود (FE) رفتار غير الاستيك ماده با استفاده از بسته المان محدود ABAQUS انجام شد. با استفاده از اين نرم افزار المان محدود رفتار سيكلي آلياژ A356 آلومينيم كاليبره شده است. براي تاييد تجربي، يك سري از آزمايشات خستگي كم چرخه تحت فشار كنترل شده و سيكل هاي كاملا معكوس شونده با استفاده از دستگاه MTS 810 سروو- هيدروليك و با كنترولر MTS Flex Test GT در 120 و 280 درجه سانتي گراد انجام شد. مقايسه بين شبيه سازي عددي و مشاهدات تجربي نشان دهنده تطابق رضايت بخشي به معناي مهندسي است. بر اساس پاسخ سيكلي الاستيك - پلاستيك تنش-كرنش، آزمايش و شبيه سازي محاسبه شده براي دامنه كرنش هاي مختلف، به عنوان پارامتر آسيب خستگي شناخته شده است. ساختار سطح نمونه ها مورد بررسي قرار گرفت و تصاويري از ساختار ساختار دندريتي خاص با بازوهاي دندريت ثانويه (SDAS) آنها حدود 25 ميكرومتر هستند. نتايج حاصل از آزمايش هاي هم دما در دماهاي C° 120 و 280 در سيكل ثابت شده مشاهده مي شود كه آلياژ در دماي C° 120 رفتار سخت شوندگي سيكلي از خود نشان مي دهد و در دماي C° 280 رفتار آن نرم شوندگي سيكلي است.

ABSTRACT This study deals with simulation of low-cycle fatigue (LCF), followed by evaluation of fatigue parameters, which would be suitable for estimating fatigue lives under uniaxial loading. The cyclic elastic–plastic stress–strain responses were analyzed using the incremental plasticity procedures. Finite-element (FE) simulation inelastic–plastic regime was carried out in FE package ABAQUS. Emphasis has been laid on calibration of A356 Aluminum Alloy for LCF behavior. For experimental veri?cations, a series of low-cycle fatigue tests were conducted under strain-controlled, fully reversed condition in MTS 810 with MTS Flex Test GT controller at 120 and 280 °C temperature. The comparisons between numerical simulations and experimental observations reveal the matching to be satisfactory in engineering sense. Based on the cyclic elastic–plastic stress–strain response, both from experiments and simulation, loop areas, computed for various strain amplitude, have been identi?ed as fatigue damage parameter. The surface microstructure of the Specimens were examined and images showing the microstructure of certain dendritic structure with secondary dendrite arms (SDAS) they are approximately 25 micrometers. The results of isothermal experiments at temperatures 280 and 120 ° C and the fixed cycle can be seen that the alloy hardening behavior of those cycles of temperature 120 °C and shows the cyclic softening behavior in 280 °C temperature.