受美國國防部和美國海軍研究署資助,亞利桑那州立大學的研究人員分析了7075-T6鋁合金在超聲振動載荷下的疲勞失效行為。
超高周循環(106~1010)載荷下金屬的疲勞失效問題的複雜性遠高于傳統金屬失效問題,目前對相關機理的認識尚不充分。為此,研究人員使用ANSYS軟件對7075-T6鋁合金在超聲波頻率下的失效情況進行了數值模拟,并開展了一系列疲勞試驗以分析試樣幾何尺寸、表面粗糙度等對疲勞斷裂行為和失效機制的影響。研究發現:在高頻超聲振動載荷下,鋁合金試驗疲勞斷裂後的斷面處存在明亮的多面拓撲結構區域,而低頻載荷下疲勞斷裂試樣斷面不存在這種區域;疲勞裂紋不僅存在于試樣表面還存在于亞表面,而此前的假設都認為疲勞裂紋幾乎僅在表面形成;經曆1010次疲勞循環試驗後,試樣仍會因表面裂紋引起失效。此外,相同載荷下,粗糙試樣的疲勞壽命更低。
這項研究有助于加深對超高周循環載荷下合金疲勞失效機理的理解,可為後續合金部件在嚴苛環境下的使用提供理論支持。
論文:Study of Aluminum Alloy 7075-T6 under Ultrasonic Fatigue Loading
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