تخمين عمر خستگي كم‌چرخه آلياژ آلومينيوم- سيليسيوم پيستون موتور در دماهاي مختلف با استفاده از انرژي كرنش پلاستيك اصلاح شده

Low-cycle fatigue lifetime prediction of aluminum-silicon alloy in engine piston at different temperatures using modified plastic strain energy

روش¬هاي انرژي، يكي از روش¬هاي تخمين عمر خستگي در سازه¬هاي مكانيكي هستند. امروزه اين مدل¬ها، براي استفاده مهندسان در طراحي قطعات، بهينه¬سازي و كاربردي¬تر مي¬شوند. همچنين ميتوان از آن، در بررسي شرايط بارگذاري ترمومكانيكي اجزايي مانند قطعات موتور (پيستون و سرسيلندر) استفاده نمود. از اينرو در اين مقاله، عمر خستگي كم¬چرخه آلياژ آلومينيوم- سيليسيوم پيستون موتور، بر اساس روش انرژي، پيشبيني ميشود. مدل اصلي تخمين عمر براساس روش انرژي كرنش پلاستيك است كه يك فاكتور اصلاح، به منظور اعمال اثر دماي آزمون، درنظر گرفته شده است. براي اين منظور، از داده¬هاي تجربي آزمون خستگي كم¬چرخه در دماهاي مختلف استفاده شده است. نتايج مدل جديد شامل مدل انرژي كرنش پلاستيك اصلاح شده، نشان ميدهد كه عمر خستگي آلياژ آلومينيوم- سيليسيوم محاسبه شده، در مقايسه با روش انرژي كرنش پلاستيك و همچنين، روشهاي تخمين عمر كلاسيك، داراي دقت بهتري بوده و محدوده پراكندگي كوچك¬تري دارند كه نشان از مناسب¬تر بودن آنها در طراحي قطعات است.

Energy methods are one of fatigue lifetime prediction methods in mechanical structures. Todays, these models are optimized for engineers in the components design. They can be used for thermo-mechanical loading conditions in parts such as engine components (pistons and cylinder heads). Therefore, in this article, low-cycle fatigue lifetime of the piston aluminum-silicon alloy, has been predicted based on the energy method. The main model for estimating the lifetime is based on the plastic strain energy, in which a modification factor was considered for the effect of the test temperature. For this objective, experimental data from low-cycle fatigue tests were utilized. Obtained results from the new model, showed that the predicted fatigue lifetime of the aluminum-silicon alloy had higher accuracy, in comparison to ones by the plastic strain energy method and also classic lifetime prediction models. Besides, the new model had lower scatter-band, which could be more proper for the design of components.