Comportamento à fadiga de peças entalhadas da liga de alumínio 7050-T6 sujeitas a carregamentos multiaxiais de flexão-torção

Abstract

As ligas de alumínio da série 7xxx têm elevada aplicabilidade em engenharia, graças às suas propriedades, nomeadamente baixa densidade, custo relativamente baixo, elevada resistência e boa tenacidade à fratura. Estas propriedades fazem destas ligas um dos materiais ideais para componentes expostos a ciclos de carga resultantes de condições de serviço complexas e em ambientes desfavoráveis.Estes componentes estruturais, devido às condições de serviço a que serão sujeitos, são suscetíveis à ocorrência de falhas em serviço, que muitras vezes estão associados à acumulação de deformação plástica nas descontinuidades geométricas. É, por isso, fundamental estudar e compreender o fenómeno de fadiga nestas ligas para várias geometrias, de modo a desenvolver componentes mais seguros e fiáveis.O objetivo deste trabalho consiste em analisar o comportamento à fadiga em provetes com entalhes laterais concebidos a partir da liga de alumínio 7050-T6, quando sujeitos a esforços combinados de flexão e torção. Serão feitos ensaios experimentais de fadiga para diferentes relações entre as tensões normais e as tensões de corte, considerando diferentes níveis de tensão para uma razão de tensão próxima de zero.Com os dados experimentais, far-se-á o estudo da evolução da fenda de fadiga, desde o local e a trajetória de iniciação de fenda por fadiga. Analisar-se-ão as superfícies de fratura e comparar-se-ão estes resultados com outros trabalhos desenvolvidos sobre o tema.Posteriormente, desenvolver-se-ão modelos numéricos de previsão dos locais de iniciação e das direções de propagação de fenda, os quais se compararão com os resultados experimentais obtidos.

7xxx aluminium alloy series are widely used in engineering due to their properties, such as low density, low price, high strength and good fracture toughness. All the mentioned properties make these alloys ideal materials for components subjected to cycle loading, resulting from complex operational conditions and an adverse environment. These structural components, due to the specific service conditions, are susceptible to in-service failure, which may result premature fatigue failure, especially in critical geometric discontinuities, where accumulation of plastic deformation can occur. These reasons make important the understanding of fatigue behavior for these alloys, in order to improve fatigue design of engineering components.The purpose of this study is to analyze the fatigue behavior 7050-T6 alluminium alloy components subjected to multiaxial loading. Fatigue test will be performed for different bending-torsion relations, considering several stress levels, for a stress ratio close to zero.With experimental data, fatigue behavior will be analyzed, namely the crack initiation sites fatigue crack paths in the early stage of growth and fracture surfaces. These results will be compared to those obtained for other studies.Finally, a numerical model will be used to predict the fatigue crack initiation sites ans fatigue crack angles in the early stage of growth, and the results will be compared to the experimental observations.