Parameterabhaengige Varianz im mittleren Bereich der Ermuedungsrissausbreitung einer Al-Legierung AA6056-T6 - Parametric (non)-variance of the mid-regime fatigue crack propagation in an aluminium alloy AA6056-T6

Abstract

Im Zusammenhang mit dem Performanzvergleich mit anderen Legierungen, der Bewertung der Schweißnähte oder der Schadenstoleranzanalyse muss der Anteil der experimentellen Streuung in der Ermüdungsrissausbreitung bekannt sein, damit die parameterabhängige Varianz beurteilt werden kann. Da eine solche Varianz material-, parameter- oder größenabhängig sein kann, wurde diese Untersuchung an C(T)- und M(T)-Proben der relativ neuen Flugzeuglegierung AA6056-T6 vorgenommen. Es wurde eine Parametervariation an C(T)-Proben hinsichtlich der Oberflächenschicht (Plattierung), der Rissorientierung, der Probenbreite, der Probendicke und der anfänglichen Kerblänge durchgeführt. Der Versuchswerkstoff stammte auch aus unterschiedlichen Chargen. Für die indirekte Risslängenmessung wurde der maximale Rissöffnungswert, CODmax, mit einem Extensiometer gemessen und mit der optisch gemessenen Risslänge kalibriert. Eine solche Kalibrierkurve wurde für jede Probe aufgenommen und dadurch die Messgenauigkeit der indirekt gemessenen Risslänge erhöht. Demzufolge war die Varianz relativ gering (± 35 %). Innerhalb dieser Toleranz konnte kein Größeneinfluss oder eine parameterabhängige Rissausbreitung an C(T)-Proben festgestellt werden. Die M(T)-Proben wiesen eine schnellere Rissausbreitung und damit ein konservatives Rissausbreitungsverhalten auf. Extent of experiment-related variability in fatigue crack propagation is essential to be known while comparing the performance with other materials, for assessment of welds or damage tolerance analysis. Since such a variability can be dependent on material or parameter investigated, and may originate from the size effect, thin sheets of the relatively new airframe alloy AA6056-T6 have been investigated for baseline data using C(T) and M(T) specimens. As a screening step, various parameters such as surface cladding, crack plane orientation, specimen width and thickness, and initial notch length have been varied on C(T) specimens. The material also stems from different heats. The maximum crack opening displacement (CODmax), obtained from a displacement gauge, is calibrated against the optical crack length for the indirect crack length measurement and its precision is increased by acquiring individual calibration curve for each specimen. The variability in the mid-regime fatigue crack propagation range is found to be relatively low (±35 %). With this range as the tolerance, the alloy is found to exhibit mostly a parametric non-variance, since, except for the specimen type, other parameters investigated are found to be non-influential. M(T) specimens are found to yield conservative fatigue crack propagation data.