Observation of the Fatigue Crack Propagation Rate of an Aluminum Alloy Specimen under Fatigue Spectrum Loadings Translated title: Beobachtung der Ermüdungsrissfortschrittsrate einer Aluminiumlegierung unter Spektren von Beanspruchungen

Abstract

This paper presents an assessment on fatigue crack propagation (FCG) behaviour and fractography observation of an aluminum alloy that was exposed under spectrum loadings. The FCG test has three types of cyclic loadings, namely, constant-amplitude loading (CAL) as well as high-to-low and low-to-high sequence loadings. All three have been performed with the Al6061-T6 specimens. The tests were performed using a 100 kN servo-hydraulic fatigue testing machine according to ASTM E647 standard. The results show that fatigue crack propagation and its fractography were influenced by the load interaction and the sequence, which affect the fracture behaviour of aluminum alloys. The fracture surface exhibited irregular local striation spacings under the spectrum loading. Moreover, the micrographs show increased plasticity throughout the crack propagation compared to CAL.

Kurzfassung

In dem vorliegenden Beitrag wird eine Abschätzung des Ermüdungsrissfortschrittes (fatigue crack propagation (FCG)) sowie fraktographische Beobachtungen für eine Aluminiumlegierung präsentiert, die Beanspruchungsspektren ausgesetzt war. Der FCG-Test beinhaltet drei dynamische Beanspruchungsarten, und zwar die Beanspruchung mit konstanter Amplitude sowie Beanspruchungssequenzen von niedriger zu hoher und von hoher zu niedriger Beanspruchung. Alle drei wurden mit Proben der Aluminiumlegierung Al6061-T6 durchgeführt. Die Prüfungen fanden mit einer 100 kN servohydraulischen Prüfmaschine entsprechend dem ASTM E647 Standard statt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Ermüdungsrissfortschritt und die Fraktographie durch die Interaktion der Beanspruchungen und die Sequenz beeinflusst werden, die sich auf das Rissverhalten von Aluminiumlegierungen auswirken. Die Bruchoberfläche wies irreguläre lokale Abstände zwischen den Streifen bei der Beanspruchung mit Spektren auf. Darüber hinaus zeigten die Gefügeaufnahmen eine erhöhte Plastifizierung während des Rissfortschrittes im Vergleich zur Beanspruchung unter konstanter Amplitude auf.