اثر گرادیان مسیر روبش بر توزیع تنش پسماند و عمر خستگی آلیاژ آلومینیوم AA 2024 -T351 القا شده توسط LSP

Effects of scanning path gradient on the residual stress distribution and fatigue life of AA2024-T351 aluminium alloy induced by LSP

چکیده

ضربه زدن با امواج تولید شده توسط لیزر (LSP) یک عملیات سطحی است که برای القای تنش پسماند و جلوگیری از رشد ترک خستگی، مقاومت به خوردگی و سایش و ارتقای خواص مکانیکی به کار گرفته می‌شود. این تحقیق به مطالعه اثرات گرادیان مسیر روبش بر تنش پسماند و عمر خستگی آلیاژ آلومینیوم AA 2024 القا شده توسط LSP با استفاده از روش‌های تجربی و شبیه‌سازی ۳ D FE می‌پردازد تا گرادیان مسیر روبش را بهینه سازی کند. ماده مورد مطالعه دارای اهمیت زیادی در صنعت هوافضا است و در تولید بدنه هواپیما و قلاب (lug) استفاده می‌شود. دو استراتژی متفاوت مورد استفاده قرار گرفتند، گرادیان مسیر روبش (استراتژِی ۱) و مسیر روبش در جهت بالا (استراتژی ۲) که هر دوی آنها بر روی نمونه‌های دمبلی شکل انجام شد، و تنش پسماند آنها و عمر خستگی آنها با هم مقایسه شد.

پس از انجام عملیات LSP، تنش پسماند و عمر خستگی در هر دوی نمونه‌ها افزایش یافت. نتایج نشان دادند که عمر خستگی گرادیان مسیر روبش به اندازه ۶۹/۳% افزایش یافت. در حالی که این مقدار در مورد مسیر روبش در جهت بالا به میزان ۹۳/۵% افزایش یافت. به علاوه، بزرگی تنش پسماند بر سطح بالایی بیشتر از سطح پایینی مشاهده شد. نتایج گرادیان مسیر روبش برای تنش پسماند توسط روش ۳ D FE محاسبه شد و مشاهده شد که مطابقت خوبی با نتایج تجربی دارند. ما وجود تنش‌های اضافی کششی را دز بین سطوح بالایی و پایینی پس از LSP مشاهده کردیم.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Laser shock peening (LSP) is a superficial treatment process employed to induce beneficial residual stress to retard fatigue crack growth, resist corrosion and wear and enhance the mechanical properties of metals. This research study the effects of scanning path gradient on the residual stress and fatigue life of AA2024-T351 aluminum alloy induced by LSP using experiment and 3D FE simulation to optimize the scanning path gradient. The material under study is of great importance in the aerospace industry on fuselage and lugs. Two divergent strategies were used, the scanning path gradient (strategy 1) and the scanning path in advancing direction (strategy 2) both on double-sided dog-bone specimen, and their residual stresses and fatigue life was compared.

After LSP, both the LSP treated specimens residual stress and fatigue life were improved. The results showed that the fatigue life of the scanning path gradient was improved by 69.3% while that of the scanning path in advancing direction was improved by 93.5%. In addition, the magnitude of the residual stress on the apex surface was observed to be higher than the bottom surface. Results of the scanning path gradient for the residual stress was calculated by the 3D FE method and it was found to be in good agreement with the experiment results. We observed the presence of tensile residual stresses in between the apex and bottom surfaces after LSP.