Analiza wpływu mikrostruktury stopu tytanu na siłę napędową rozwoju pęknięcia w próbie zginania

W pracy wykonano symulację metodą elementów skończonych próby czteropunktowego zginania próbki stopu tytanu Ti-6Al-4V z utwardzoną warstwą wierzchnią. W warstwie wierzchniej złożonej z zewnętrznej powłoki sprężystej oraz warstwy dyfuzyjnej wprowadzono pęknięcie powierzchniowe, którego wierzchołek znajdował się w podłożu. Określono wpływ cech geometrycznych i właściwości modyfikowanej warstwy wierzchniej (grubości powłoki, głębokości warstwy dyfuzyjnej, właściwości wytrzymałościowych powłoki, warstwy dyfuzyjnej i materiału podłoża oraz stanu naprężeń własnych w powłoce) na wartość siły uogólnionej, wyrażonej całką J, działającej na szczelinę. Wartość całki J może być uznana za siłę napędową rozwoju pęknięcia.

---

In the paper, numerical simulation of the four point bending test of the Ti-6Al-4V titanium alloy with a hardened surface layer was carried out using the two dimensional finite element method. The surface crack penetrating the hard elastic coating was introduced in the model. The effect of the coating thickness and stiffness, residual stresses in the coating, yield strength of the substrate material and yield properties of the diffusion hardened layer on the crack driving force expressed in terms of the J integral was determined. The results could be used to select the parameters of a surface layer with complex structure in the process of the design of load bearing components against fracture.