خستگی آلومینیوم ۲۲۱۹ و پیش بینی عمر برای مقاطع جوش کاری شده با روش اصطکاکی اغتشاشی بر اساس مشخصه یابی ریزساختار و خواص مکانیکی

Fatigue modeling and life prediction for friction stir welded joint based on microstructure and mechanical characterization

چکیده

خواص خستگی آلومینیوم AA 2219 جوشکاری شده با موقعیت انتها به انتها یا همان butt joint توسط روش اصطکاکی اغتشاشی در این تحقیق از طریق کارهای تجربی و شبیه سازی عددی تحلیل شد. مدل بخش متصل شده FSW که شامل اجزای نماینده حجم (RVE) می باشد بر اساس مورفولوژی های متالوگرافی، پروفیل میکروسختی و خواص مکانیکی موضعی ساخته شد. مورفولوژی و توزیع زمینه و فاز استحکام بخش رسوبی در RVE محل اتصال دو بخش قرار گرفت. تنش ها و کرنش های پلاستیک فاز رسوبی و زمینه توسط قوانین اختلاط یا همان mixture rules تخمین زده شد.

تمرکز تنش در بخش های فاز استحکام بخش رسوبی و زمینه اطراف آن دیده شد. تمرکز کرنش پلاستیک نیز در فصل مشترک زمینه و فاز استحکام بخش مشاهده شد. به کمک مدل ارائه شده مناطقی که در ناحیه اتصالی FSW دچار ضعف از نظر خستگی بودند به دست آمدند. نتایج نشان داد که بخش های ضعیف از نظر خستگی که توسط روش های تجربی به دست آمده اند بسیار به نتایج به دست آمده توسط مدل نزدیک هستند و خطاهای ایجاد شده در پیش بینی عمر خستگی به دو فاکتور در مدل ارائه شده وابسته است.

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

ABSTRACT

Fatigue properties of friction stir welding (FSW) butt joints for aluminum alloy AA2219 were researched by experimental analysis and numerical simulation. The FSW joint model including the representative volume elements (RVE) was built based on the metallographic morphologies, micro hardness profile and local mechanical properties. The morphology and distribution of the matrix and precipitation strengthening phases were included in the RVE of the joint.

The stresses and plastic strains of the precipitation strengthening phases and matrix were estimated with the mixture rules. Stress concentration happens at the strengthening phases and neighboring metal matrix. Plastic strain concentration appears at the interface of the matrix and strengthening phases. The fatigue weak areas in the FSW joint were obtained with the joint model. The results show that the estimated fatigue weak areas are close to the experimental results and the errors of predicted fatigue life are basically within 2 factors based on the FSW joint model.