Analysis of crack closure influence on fatigue crack propagation in the AA7050 aluminum alloy

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.As ligas de alumínio são utilizadas numa vasta gama de aplicações, destacando-se a indústria aeronáutica. O estudo das solicitações aplicadas aos componentes fabricados nestes materiais é, por isso, extremamente importante. Esta dissertação teve como objetivos principais a análise da propagação de fendas por fadiga, na liga de alumínio AA7050-T6, quando sujeita a diferentes tipos de carregamento, além do estudo da influência do fenómeno do fecho de fenda na evolução dessa mesma propagação. Para tal, efetuaram-se ensaios em provetes MT com vista à obtenção das curvas de propagação, tendo sido posteriormente analisadas e comparadas, a fim de compreender o efeito do fecho de fenda aquando da aplicação de sobrecargas e da variação da razão de tensões. Nesta análise, o parâmetro de fecho de fenda, U, foi relacionado com a gama do fator de intensidade de tensões, K, para os vários tipos de ensaios. Foi possível concluir, após a realização dos ensaios e o tratamento dos dados subsequentes, que a velocidade de propagação aumenta diretamente com a razão de tensões, além de se verificar que as sobrecargas únicas fazem retardar o crescimento de fenda, para razões de tensões mais elevadas do ciclo de base. Já a aplicação de sobrecargas periódicas, no presente trabalho, levou a dados inconclusivos.Aluminum alloys are used in various applications, in which the aeronautical industry is the most significant. The study of the loads applied on the components incorporating this kind of materials is, therefore, extremely important. This dissertation has, by primary objectives, the analysis of the fatigue crack growth on the AA7050-T6 aluminum alloy, when it is loaded in different ways, as well as the study of the influence crack closure has in this very growth. For that being, tests were performed on MT specimens, which allowed the obtainment of the propagation curves, later analyzed and compared, so that the effect of crack closure, during the application of overloads and the variation of the middle tension, can be understood. This was achieved by the relating the crack closure parameter, U, with the stress intensity factor range, DK, for all the executed tests. After the tests and the processing of its data, it was confirmed that an increasing of the middle-tension leads to the quickening of the fatigue crack growth. Also, the single overloads could produce a greater retardation of the crack growth, during a based cycle, for lower middle-tensions. Finally, the periodic overload tests were considered inconclusive