Fatigue crack growth in AlCu4Mg1 under nonproportional bending with torsion loading

Abstract

The paper presents the experimental results of fatigue crack growth on AlCu4Mg1 aluminium alloy under proportional and non-proportional bending with torsion obtained at Opole University of Technology. Specimens with square sections and stress concentrations in the form of external one-sided sharp notches were used. The tests were performed in the high cycle fatigue regime for the stress ratio R = –1 and phase shift between bending and torsion loading equal to φ = 0; 45° and 90°. Three paths of loading were used: line, ellipse and circle. The fatigue crack growth was cyclically measured with use of the optical microscope (magnification of 25 times), strain gauges and computer allow to register signals of loading. In the tested specimens, it was possible to observe growth of cracks conforming with mixed mode I + III. The crack growths were non-uniform at both sides of the specimen surface, however the difference between crack lengths was rather small. In the biaxial tests, influence of bending was six times greater because of the notches in the bending plane. The test results were described by the stress intensity factor range, ∆K.

Подано експериментальні результати втомного росту тріщин в алюмінієвому сплаві AlCu4Mg1 в умовах пропорційного і непропорційного згину з розтягом. Досліджено прямокутні зразки з концентратором на згин. Випроби виконано в умовах високочастотної втоми при R = –1 і торсійного навантаження φ = 0; 45° і 90°. Використано лінійне, еліптичне і колове навантаження. Втомний ріст тріщини виміряно за допомогою мікроскопа з 25-кратним збільшенням. Реалізовано I + III моди навантаження. Ріст тріщин на двох бокових поверхнях зразків неоднаковий, проте різниця в довжинах тріщини від концентратора несуттєва. Побудовані діаграми втомного росту тріщини для складного наватаження і показано, що вплив навантаження згином на розмах ∆K у п’ять разів сильніший порівняно з навантаженням закрутом.

Представлены экспериментальные результаты усталостного роста трещин в алюминиевом сплаве AlCu4Mg1 в условиях пропорционального и непропорционального изгиба с растяжением. Использованы прямоугольные образцы с концентратором на изгиб. Исследовали в условиях высокочастотной усталости при R = –1 и торсионного нагружения φ=0; 45° и 90°. Использовали линейное, эллиптическое и круговое нагружение. Усталостный рост трещины измеряли с помощью микроскопа с 25-кратным увеличением. Реализованы I + III моды нагружения. Рост трещины на двух боковых поверхностях образцов неодинаков, но разница в длине трещины от концентратора несущественна. Построены диаграммы усталостного роста трещины для сложного нагружения и показано, что влияние нагружения изгибом на растяжение ∆K в пять раз сильнее, чем нагружения кручением.