Preview

Bulletin of the Siberian State Industrial University

Advanced search

A COMPUTER SIMULATION STUDY OF CONTACT HARDENING OF ALUMINUM INTERLAYER DURING TENSILE STRESSING OF MAGNESIUM-ALUMINUM COMPOSITES

Abstract

Fusion welding of magnesium and aluminum results in the formation of brittle intermetallic compounds, which significantly reduce the performance of the structures. Therefore, explosion-welded magnesium-aluminum adapters of various designs are commonly used. Two types of joints are most commonly used: 1) the MA2-1–AD1–AMg6 composite, suitable for operation at temperatures ranging from –196 to +100 °C, preventing overheating of the AD1–MA2-1 interface during arc welding; 2) the four-layer MA2-1–VT1-0–AD1–AMg6 composite, designed for operation in the temperature range from –196 to +500 °C. The strength of such joints in the direction normal to the interface between the layers is determined by the properties of the weakest of the constituent materials, which is usually the aluminum interlayer, which acts as a ductility buffer and diffusion barrier. As the interlayer thickness decreases (usually characterized by the relative thickness χ = h/d, where h is the interlayer thickness and d is the diameter of the test specimen), the contact hardening effect begins to manifest itself. A graph-analytical method was previously developed for calculating the strength of composites with soft interlayers, providing results acceptable for practical use. The development of the finite element method and the creation of software packages based on it, such as SIMULIA/ABAQUS, has made it possible to more accurately model the behavior of various processes—from hydrodynamic flows of molten metals and temperature fields in heated slabs for rolling to the deformation of composite materials with layers that differ significantly in strength characteristics.

About the Authors

L.M. Gurevich
Volgograd State Technical University
Russian Federation


Yu.P. Trykov
Volgograd State Technical University


A.A. Golik
Volgograd State Technical University


I.A. Ponomareva
Volgograd State Technical University


V.N. Arisova
Volgograd State Technical University


References

1. Т р ы к о в Ю.П., Г у р е в и ч Л.М., Ш м о р г у н В.Г. Слоистые композиты на основе алюминия и его сплавов. – М.: Металлургия, 2004. – 230 c.

2. Т р ы к о в Ю.П., Г у р е в и ч Л.М., П р о н и ч е в Д.В. Композиционные пе-реходники. – Волгоград: РПК «Политех-ник», 2007. – 328 с.

3. Ф е й л е р С.В., П р о т о п о п о в Е.В., К о м ш у к о в В.П., Г а н з е р Л.А. Разработка математической модели и численные расчеты гидродинамических потоков стали в промежуточном ковше машины непрерывного литья заготовок // Изв. вуз. Черная металлургия. 2008. № 12. С. 15 – 21.

4. П е р е т я т ь к о В.Н., Т е м л я н ц е в Н.В., Т е м л я н ц е в М.В., М и х а й л е н- к о Ю.Е. Нагрев стальных слябов: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 150100 – Металлургия. – М.: Теплотехник, 2008. – 178 с.

5. Г у р е в и ч Л. М., Т р ы к о в Ю.П., А р и с о в а В.Н., П о н о м а р е в а И.А., Г о л и к А.А. Моделирование контактного упрочнения в магниево-алюминиевых композитах // Известия ВолгГТУ. Серия Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. Вып. 9. № 9 (136). 2014. С. 72 – 76.

6. J o h n s o n G.R., C o o k W.H. Aconstitu-tivemodelanddataformetalssubjectedtolarg-estrains, highstrainratesandhightemperatures // Proc. of 7th Symposium on Ballistics, Hague, Netherlands, 1983. P. 541 – 547.

7. J o h n s o n G.R., C o o k W.H. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures, and pressures // Engineering Fracture Me-chanics. 1985. Vol. 21. P. 31 – 48.

8. К у з ь к и н В.А., М и х а л ю к Д.С. Применение численного моделирования для идентификации параметров модели Джонсона–Кука при высокоскоростном деформировании алюминия // Вычислительная механика сплошных сред. 2010. Т. 3. № 1. С. 32 – 43.

9. G i r a u d E., R o s s i F., G e r m a i n G., O u t e i r o J.C. Constitutive Modelling of AZ31B-O Magnesium Alloy for Cryogenic Machining // 14th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations (CIRP CMMO), (CIRP CMMO), Italy (2013). DOI : 10.1016/j.procir. 2013.06.144.

10. Abaqus 6.12. Analysis User`s Manual. Vol. 1. Part 1. Introduction, spatial modeling and execution. DassaultSystиmesSimulia Corp., Providence, RI, USA, 2012. – 831 p.

11. Г у р е в и ч Л.М., Т р ы к о в Ю.П., Г о - л и к А.А. Моделирование контактного упрочнения титано-стального композита с мягкой прослойкой /// Известия ВолгГТУ. Серия Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. Вып. 9. № 9 (136). 2014. С. 68 – 72.


Review

For citations:


Gurevich L., Trykov Yu., Golik A., Ponomareva I., Arisova V. A COMPUTER SIMULATION STUDY OF CONTACT HARDENING OF ALUMINUM INTERLAYER DURING TENSILE STRESSING OF MAGNESIUM-ALUMINUM COMPOSITES. Bulletin of the Siberian State Industrial University. 2014;(3):23-28. (In Russ.)

Views: 1


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2304 - 4497 (Print)
ISSN 2307-1710 (Online)