شبیه‌سازی تأثیر خوردگی در آب دریا بر عمر خستگی آلیاژ آلومینیم 5083 جوشکاری شده به روش قوس با گاز محافظ پس از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی

3 دانشیار، دانشکده مهندسی مواد و علوم میان‌رشته‌ای، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی

چکیده

در این تحقیق با استفاده از شبیه‌سازی به روش اجزاء محدود تأثیر خوردگی آب شور دریا روی عمر خستگی آلیاژ آلومینیوم 5083 جوشکاری شده به روش قوس با گاز محافظ و پس از اعمال فرآیند اصطکاکی اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفته است. صفحاتی با ابعاد مختلف 1/49 تا 8/49 سانتی‌متر مکعب مدل‌سازی و سپس با خسارت خوردگی‌ به شکل مخروطی شکل، با قطر و ارتفاع متفاوت و توزیع تصادفی شبیه‌سازی شدند. در ادامه، با لحاظ خواص مکانیکی مطابق با نتایج تجربی توسط حل‌گر نرم‌افزار آباکوس عمر خستگی مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج تأثیر خسارت ناشی از خوردگی و خواص مکانیکی آلیاژ روی عمر خستگی و همچنین تأثیر خوردگی بر عمر مفید آلیاژ آلومینیوم بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش میزان خوردگی آلیاژ آلومینیم مقاومت کمتری را در مقابل خستگی داشت، به گونه‌ای که با ایجاد تقریبا 8/1% خوردگی در سطح نمونه، 6/5% کاهش سیکل را حاصل نمود. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه‌سازی در تحلیل خوردگی خستگی آلیاژ آلومینیوم به روش تنش- عمر، از پژوهش‌های دیگر محققین استفاده شد که نتایج حاصل مطابقت خوب شبیه‌سازی با نتایج تجربی محققین را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of seawater corrosion effect on the fatigue life of 5083 MIG welded aluminum alloy after friction stir processing

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Hadavi 1
  • Faramarz Ashenai Ghasemi 2
  • Hassan Jafari 3
1 Faculty of Mechanical Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University Lavizan
2 Associate Professor- Mechanical Engineering Faculty-, Shahid Rajaee Teacher Traini8ng University
3 Faculty of Materials Engineering & New Technologies, Shahid Rajaee Teacher Training University
چکیده [English]

In this study, using finite element simulation, the effect of seawater corrosion on the fatigue life of 5083 aluminum alloy welded by shielding gas method after turbulent friction process has been investigated. Plates with different dimensions of 49.1 to 49.8 cm3 were modeled and then simulated with conical corrosion attacks, having different diameters and heights and random distribution. Afterward, considering experimentally mechanical properties reported by other researchers, fatigue life was analyzed through ABAQUS software solver. The results of corrosion as well as material properties effects on fatigue life and also the effect corrosion of the useful life of the aluminum alloy were investigated. The results showed that by increasing the corrosion rate of aluminum alloy, it had less resistance to fatigue, so that by creating approximately 1.8% corrosion on the sample surface, a 5.6% reduction in cycle was achieved. The validation of the simulation results in corrosion fatigue analysis, obtained in the present study through the stress-life method, with the use of the results published by other researchers, reveals a good agreement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aluminum alloy
  • Friction stir process
  • finite element method
  • Corrosion-Fatigue
  • Mechanical properties
[1] J. Bhandari, F. Khan, R. Abbasi, V. Garaniya, R. Ojeda, Modelling of pitting corrosion in marine and offshore steel structures–A technical review, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 37 (2015) 39-62.
[2] P. Shi, S. Mahadevan, Probabilistic estimation of pitting corrosion fatigue life, in: 41st Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference and Exhibit (2000) pp. 1644.
[3] G.H. Bray, R.J. Bucci, E.L. Colvin, M. Kulak, Effect of prior corrosion on the S/N fatigue performance of aluminum sheet alloys 2024-T3 and 2524-T3, in: Effects of the Environment on the Initiation of Crack Growth, ASTM International, 1997.
[4] T. Nakai, H. Matsushita, N. Yamamoto, Effect of pitting corrosion on the ultimate strength of steel plates subjected to in-plane compression and bending, Journal of marine science and technology, 11 (2006) 52-64.
[5] R. Mishra, Study the effect of pre-corrosion on mechanical properties and fatigue life of aluminum alloy 8011, Materials Today: Proceedings, 25 (2020) 602-609.
[6] P. Hu, Q. Meng, W. Hu, F. Shen, Z. Zhan, L. Sun, A continuum damage mechanics approach coupled with an improved pit evolution model for the corrosion fatigue of aluminum alloy, Corrosion Science, 113 (2016) 78-90.
[7] J.K. Paik, A.K. Thayamballi, J.M. Lee, Effect of initial deflection shape on the ultimate strength behavior of welded steel plates under biaxial compressive loads, Journal of Ship Research, 48 (2004) 45-60.
[8] D. Ok, Y. Pu, A. Incecik, Artificial neural networks and their application to assessment of ultimate strength of plates with pitting corrosion, Ocean Engineering, 34 (2007) 2222-2230.
[9] M. Ahmad, Y. Sumi, Numerical simulation of strength and deformability of steel plates with surface pits and replicated corrosion-surface, Analysis and Design of Marine Structures: including CD-ROM, 1 (2009) 223.
[10] Y. Sharifi, S. Tohidi, J.K. Paik, Ultimate compressive strength of deteriorated steel web plate with pitting and uniform corrosion wastage, Scientia Iranica, 23 (2016) 486-499.
[11] R. Wang, R.A. Shenoi, A. Sobey, Ultimate strength assessment of plated steel structures with random pitting corrosion damage, Journal of Constructional Steel Research, 143 (2018) 331-342.
[12] McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering Richard Budynas, Keith Nisbett - Shigley's Mechanical Engineering Design (2014).
]13[ هادوی،محمدرضا ، آشنای قاسمی،فرامرز ، جعفری،حسن، تحلیل تجربی خواص مکانیکی آلومینیم ۵۰۸۳ جوشکاری شده به روش MIG پس از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، فصلنامه علمی علوم و فناوری دریا ، 1399.
[14] Martin H. Sadd. Elasticity, Theory, Applications, and Numeric. Book.  Second Edition (2009).