Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/93604
Title: Comportamento elasto-plástico cíclico da liga de alumínio 7075-T651
Other Titles: Cyclic elasto-plastic behavior of 7075-T651 aluminum alloy
Authors: Neves, Tiago Roberto da Cunha Costa
Orientador: Costa, José Domingos Moreira da
Branco, Ricardo Nuno Madeira Soares
Keywords: Liga de alumínio; Fadiga oligocíclica; Controlo de deformação; Circuitos de Histerese; Densidade de energia de deformação total acumulada; Aluminum alloys; Low-cycle fatigue; Strain-controlled; Hysteresis loops; Cumulated total strain energy density
Issue Date: 26-Sep-2019
Serial title, monograph or event: Comportamento elasto-plástico cíclico da liga de alumínio 7075-T651
Place of publication or event: Departamento de Engenharia Mecânica
Abstract: As ligas de alumínio da série 7000 são utilizadas num largo número de aplicações, tais como aplicações estruturais no setor aeroespacial e no setor aeronáutico. Estas apresentam uma boa combinação de propriedades mecânicas, entre as quais: elevada resistência mecânica específica, boa resistência à corrosão e boa tenacidade à fratura. Pelo facto dos componentes fabricados para a área aeroespacial e aeronáutica sofrerem solicitações dinâmicas, com ciclos de tensão e deformação variáveis durante o seu período de vida, estes tornam-se particularmente vulneráveis a ruírem pelo fenómeno de fadiga. Deste modo é importante à luz da área de projeto mecânico a utilização de modelos de previsão de vida o mais rigorosos possível. Para isso a presente dissertação tem como objetivo caraterizar o comportamento elasto-plástico da liga de alumínio 7075-T651 em regime de fadiga oligocíclica, assim como determinar as suas propriedades cíclicas.Os ensaios de fadiga oligocíclica são realizados em controlo de deformação. A amplitude de deformação varia entre 0,5% e 2,75% e a razão de deformação é igual a R=-1. Para completar o estudo são realizados ensaios que apresentam carregamentos com duas amplitudes de deformação diferentes, contudo a deformação máxima mantém-se constante ao longo do ensaio. Os ensaios são compostos por dois estágios, um estágio simétrico (R=-1) e outro assimétrico R toma um valor diferente de -1. É adota como sequência de carregamento a ordem: simétrico-assimétrico e o contrário. No estágio simétrico a amplitude de deformação toma o valor de 1% e 1,25%, já o estágio assimétrico toma valores de 0,5% e 0,7%. As previsões de vida dos ensaios de amplitude variável são efetuadas com base nos modelos SWT, densidade de energia de deformação total e densidade de energia de deformação total acumulada. A acumulação de dano associada a cada bloco de carga é estimada através da lei de Miner. No final dos ensaios as superfícies de fratura são analisadas por microscopia eletrónica de varrimento, a fim de identificar os principais mecanismos de fratura.
High-strength 7000-series aluminum alloys are used in a large number of applications, such as structural applications in aerospace and aeronautics sectors. These alloys have balanced mechanical properties, including high specific mechanical strength, good corrosion resistance and good fracture toughness. Due to the fact that components made for aerospace and aeronautic applications undergo dynamic stress, with varying stress and strain cycles over their lifetime, they are particularly vulnerable to fatigue failure. Therefore, it is important for safe mechanical design to apply accurate life prediction models. For this purpose, the present dissertation aims to characterize the elasto-plastic behavior of the 7075-T651 aluminum alloy under low-cycle fatigue conditions, as well as to determine its cyclic properties.Low-cycle fatigue tests are performed under strain-controlled conditions. The strain amplitude varies between 0,5% and 2,75% and considering strain ratio is equal to R=-1. To complete the study, additional tests are carried out with two different strain amplitudes, however, the maximum strain remains constant throughout the test. Tests are composed of two stages, one is symmetrical (R=-1), and another is asymmetric with R different of -1. Two loading sequences have been adopted: symmetrical-asymmetrical and the opposite. In the symmetrical stage, the strain amplitude takes values of 1% and 1,25%, while the asymmetric stage takes values of 0,5% and 0,7%. Lifetime predictions for the variable amplitude tests are determined via the SWT, the total strain energy density and the cumulated total strain energy density models. Cumulative damage associated with each load block is estimated by Miner’s law. After the tests, fracture surfaces are analyzed by scanning electron microscopy in order to identify the mains fracture mechanisms.
Description: Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/93604
Rights: openAccess
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