ارزيابي آسيب پيوسته در دماهاي مختلف براي همبسته آلومينيوم- سيليسيوم سنبه موتور در محدوده خستگي كم‌چرخه

Evaluation of continuum damage at different temperatures for aluminumsilicon alloy of engine piston within low-cycle fatigue regime

در اين مقاله، آسيب پيوسته خستگي كم‌چرخه همدما در دماهاي مختلف براي همبسته آلومينيوم سنبه موتور، ارزيابي شده است. براي اين منظور، از داده­ هاي آزمون خستگي كم‌چرخه همدما در دماهاي 280، 350 و 425 درجه سانتيگراد بر روي نمونه­ هاي استاندارد آزمون استفاده شد. سپس، براساس روش مكانيك آسيب پيوسته، ميزان آسيب خستگي در ماده، در طول بارگذاري چرخه‌اي محاسبه گرديد. نتايج اين پژوهش كه شامل تخمين عمر خستگي كم‌چرخه همبسته آلومينيوم سنبه بود، نشان داد كه در مقايسه با داده­ هاي عمر خستگي تجربي ماده، براساس بيشينه خطاي نسبي و خطاي ميانگين، داراي مطابقت مناسبي مي­ باشد. اعمال جداگانه روش مكانيك آسيب پيوسته در هر سطح دمايي، خطاي نسبي را به مقدار قابل توجهي، كاهش داد. بر اين اساس، خواص همبسته آلومينيوم- سيلسيوم سنبه موتور در مدل مكانيك آسيب پيوسته، تحت بارهاي چرخه‌اي، بر حسب دما استخراج گرديد. در انتها، متغيرهاي آسيب مختلفي تعريف شد و با نتايج روش مكانيك آسيب پيوسته مقايسه گرديد و بهترين متغير انتخاب و معرفي شد.

In this article, the isothermal low-cycle fatigue continuum damage in the engine piston aluminum alloy has been evaluated at different temperatures. For this objective, experimental data of low-cycle fatigue tests on standard specimens were used at 280, 350 and 425°C. Based on the continuum damage mechanics method, the fatigue damage was calculated during cyclic loading. Obtained results, including the predicted low-cycle fatigue lifetime of the piston aluminum alloy, indicated that based the maximum value of the relative error and the average error, a proper agreement was achieved, compared to the experimental fatigue lifetime. Applying the continuum damage mechanics approach in each temperature level in a separately condition, reduced significantly the relative error. Then, properties of the engine piston aluminum-silicon alloy based on the continuum damage mechanics model were obtained versus the temperature, under cyclic loadings. Finally, different damage parameter were defined and their results were compared to results of the continuum damage mechanics technique and the superior parameter was defined and selected.