بررسي اثر پيش عمليات مكانيكي اغتشاش اصطكاكي بر آسيب نرم وابسته به حالت تنش در آلياژ آلومينيوم 7075-T6

Influence of Pre-Mechanical Friction Stir Processing on Stress State Dependent Ductile Damage of 7075-T6 Aluminum Alloy

در اين مقاله اثر پيش عمليات اغتشاش اصطكاكي بر روند تكامل آسيب در آلومينيوم 7075-T6 با استفاده از يك مدل پديدارشناختي آسيب وابسته به حالت تنش بررسي مي‌گردد. قطعاتي از ورق‌ اين آلياژ در حالت‌هاي بدون و با پيش عمليات اغتشاش اصطكاكي استخراج مي‌گردند بگونه‌اي كه هريك مبين يك حالت تنش در آزمايش كشش تك محوره مي‌باشند. با استفاده از نتايج آزمايشگاهي ضرايب مادي براي مدلهاي مختلف آغاز شكست ژو و هاسفورد-كلومب تعيين مي‌گردند و سطح شكست بر حسب پارامترهاي حالت تنش براي شرايط بدون و با پيش عمليات اغتشاش اصطكاكي با استفاده از هركدام از اين دو مدل بدست مي‌آيند. به كمك اين سطوح مي‌توان كرنش شكست را در حالت‌هاي مختلف تنش و در شرايط بدون و با پيش عمليات اغتشاش اصطكاكي براي اين ماده بدست آورد. يك مدل پديدارشناختي آسيب وابسته به حالت تنش و رشد آن براي شرايط مختلف بدون و با پيش عمليات اغتشاش اصطكاكي براي ماده مذكور مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نتايج آزمايش‌ها نشان دهنده افزايش كرنش پلاستيك ماده در نتيجه اثرات پيش عمليات اغتشاش اصطكاكي و مدل آسيب نشان دهنده كاهش فرآيند رشد آسيب نرم بر اثر اين پيش عمليات است. با مقايسه نتايج مدل آسيب از دو مدل آغاز شكست مختلف ژو و هاسفورد-كلومب نتيجه گرفته مي‌شود كه مدل ژو نتايج بهتري را در مقايسه با مدل هاسفورد-كلومب نشان مي‌دهد و از اين مدل مي‌توان با قابليت اعتماد بيشتري در پيش بيني رشد آسيب در اين ماده استفاده نمود و سطح شكست بدست آمده از اين مدل سازگاري بهتري با نتايج آزمايشگاهي دارد.

In this paper, the effects of friction stir pre-mechanical processing on damage evolution of 7075-T6 aluminum alloy has been investigated by implementation of stress state dependent damage model which is described in a phenomenological way. In this regards, a series of specimens with specific geometry were designed from sheet with and without friction stir pre-mechanical processing. Each of these specimens represents a particular stress state at fracture location in uniaxial tensile test. Material parameters for two different fracture initiation models, Xue and Hosford-Coulomb, are determined using experimental results. Based on these models, plastic strain to fracture surface at stress state parameters are determined with and without pre-mechanical friction stir conditions. The obtained fracture surfaces can be used to specify strain plastic to fracture for any given stress state for this material. Moreover, a phenomenological stress state dependent damage model and its evolution were investigated for this material with and without friction stir pre-mechanical processing condition using these models. The experimental results showed an increase in plastic strain of the material due to pre-mechanical friction stir processing, while damage model showed a decrease in evolution of ductile damage due to this pre-mechanical processing. Comparing the damage results obtained from two different fracture initiations, it was shown that Xue fracture initiations model leads to more reasonable results than Hosford-Coulomb model. Therefore Xue model yields more reliability in predicting evolution of internal damage for this material. Besides, this model fracture surface is in good agreement with the conducted experimental results.