Flächenhafte Dehnungsmessungen für Microstructurally kleine Müdigkeit Rissausbreitung Digitalbild Korrelation Methode

Vollfelddehnungsmessungen für mikrostrukturell kleine Ermüdungsrissausbreitung mit Digital Image Correlation Methode. Neue Leichtbaulösungen sind erforderlich, um die Energieeffizienz von Fahrzeugen wie Schiffen zu verbessern, Gewichtsreduktion von großen Stahlkonstruktionen, ist möglich mit fortschrittlichen Stahlwerkstoffen. Die effiziente Nutzung erfordert eine hohe Fertigungsqualität und robuste Konstruktionsmethoden, robuste Konstruktionsmethoden bedeuten Strukturanalysen unter realistischen Belastungsbedingungen, wie z.B. bei einer welleninduzierten Belastung bei einem Kreuzfahrtschiff, die Strukturfestigkeitsanalyse von Strukturen umfasst Reaktionsberechnungen zur Definition von Verformungen und Spannungen, der zulässige Spannungspegel wird auf der Grundlage der Festigkeit kritischer struktureller Details definiert. bei großen Strukturen sind es typischerweise Schweißverbindungen innerhalb einer homogenen Mikrostruktur, eine der wichtigsten Konstruktionsherausforderungen ist die Ermüdung aufgrund ihrer kumulativen und lokalisierten Natur, zum Beispiel an der Schweißkerbe, für hohe Fertigungsqualität das wichtigste Problem ist die kleine Ermüdungsrissinitiierung und -ausbreitung, da Risswie Fertigungsfehler vernachlässigt werden.

Diese Forschung untersucht kleine Ermüdungsrisse und führt einen neuen, experimentellen Ansatz ein, die Neuheit des Ansatzes besteht in der In-situ-Vollfelddehnungsmessung mit einzigartiger Mustertechnik, kombiniert mit der Messung der Kurbelwachstumsrate zur gleichen Zeit, während die mikrostrukturelle Analyse die Auswirkungen von Scherspannungskonzentrationen und Korngrenzen auf kleine Ermüdungsrissverzögerungen aufzeigt. Wir erläutern die wichtigsten Schritte des Messverfahrens und geben eine zusammenfassende Erläuterung der wichtigsten Ergebnisse. Schritt eins, Probenvorbereitung und Glühen, die Stahlplatte wird in Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 1200 Grad Celsius für eine Stunde geglüht und im Wasser abgeschreckt, das Glühverfahren führt zu einer Erhöhung der durchschnittlichen Korngröße des untersuchten Stahls auf 349 Mikrometer, ohne Verlängerung bildung von Chromcarbidpartikeln, die kerbierten Proben mit einer Dicke von einem Millimeter werden von der geglühten Platte des Ferrats geschnitten. wird hier das Schema der Probe gezeigt.

Die Probenoberflächen werden poliert und mit einem nichts zu neinen, zwei Mikrometer kolloidalen Kieselsäure-Vibrationspolieren abgeschlossen, das für die Elektronen-Rückstreubeugungsanalyse erforderlich ist. Schritt zwei, Ermüdungsvorriss, Probe wird einer uniaxialen zyklischen Belastung und Ermüdungsfrequenz 10 Hertz ausgesetzt, anfängliche Risse mit einer Länge von einem Mikrometer bis 20 Mikrometer werden an der Kerbspitze produziert. Optische Überwachung der anfänglichen Rissbildung nach 10.000 Zyklen der Zyklusbelastung, wiederholen Sie die Zyklusbelastungsprüfung, wenn keine anfänglicheN risse erzeugt wurden.

Schritt drei, mikrostrukturelle Charakterisierung, vickers Mikro-Einzugsmarkierungen werden verwendet, um den Bereich des Interesses zu markieren, Mikrostruktur des Stahls wird von der Seitenoberfläche der Probe in der Nähe der Kerbe mittels Elektronenrückstreubeugungsanalyse untersucht. Hier wird eine Analyse der Schmid-Faktor- und Korngrenze-Fehlorientierung durchgeführt. Schritt vier, Dekoration mit einem Muster, reinigen Sie die Probenoberfläche mit Ethanol, legen Sie dünne Schicht Tinte auf der Glasoberfläche, drücken Sie den Silikonstempel mit einem Muster auf dem Glas, um eine Schicht von Tinte auf die Oberfläche des Stempels zu bewegen, verwenden wir ein maßgeschneidertes pneumatisches Werkzeug für den schnellen und präzisen Betrieb mit dem Stempel, drücken Sie den Silikonstempel mit der Tinte auf der Probenoberfläche bedeckt , überprüfen Sie die Speckle-Musterqualität mit hilfe optischer Mikroskopie, ein Beispiel für das gesprenkelte Muster wird hier gezeigt.

Schritt fünf, Ermüdungstests mit digitaler Bildkorrelation, Ermüdungsprüfung und Synchronisation mit dem Bildaufzeichnungssystem, die Ermüdungsprüfung wird fortgesetzt, während sich die Risslänge einem kritischen Wert nähert oder plastische Verformung zu dominieren beginnt. Schritt 6, Ergebnisanalyse, die erhaltenen Bilder werden mit einer kommerziellen Software analysiert, um die Risswachstumsrate Berechnung und digitale Bildkorrelationsanalyse durchzuführen, Analyse der Scherdehnung Verformung wird für den untersuchten Bereich durchgeführt, kumulative Analyse der erhaltenen Ergebnisse, Verwendung der vickers Mikro-Einzugsmarkierungen für die richtige Ausrichtung der Scherdehnung Verformung Feld mit Elektronen-Rückstreuung Siffraktion Mapping-Daten , Korngrenzen, Kornausrichtungskarte. Repräsentative Ergebnisse, Scherstammfeldakkumulation bei Subkorngröße bei kurzer Ermüdungsrissausbreitung, kombinierte Ansicht der Scherstammfeldakkumulation und Mikrostruktur des untersuchten Stahls, Kombination der Risswachstumsrate und Scherdehnungsakkumulationsanalyse geben einen möglichen Mechanismus des kleinen Ermüdungsrisswachstums, kleine Ermüdungsrisse vermehren sich ab dem anfänglichen Riss, der durch Vor-Cracking-Verfahren erzeugt wird. , die Scherdehnungszone lokalisiert vor der Rissspitze und die Größe der Scherdehnungszone wächst, während sich der Riss in Richtung Lokalisation ausbreitet, wenn sich der Riss der Dehnungslokalisierungszone nähert, die Risswachstumsrate aufgrund einer Änderung des Rissausbreitungsmodus deutlich abnimmt, die Risswachstumsrate steigt kontinuierlich an, nachdem der Riss die Mitte der Dehnungslokalisierungszone durchquert. beginnt die Risswachstumsrate wieder zu sinken, sobald sich die nächste Dehnungslokalisierungszone vor der Rissspitze gebildet hat.

Fazit, neue Forschung bietet ein tieferes Verständnis von kleinen Ermüdung Sermüdung Crack Wachstumsverhalten, Kombination von Risswachstumsrate Messung und Dehnungsfeldanalyse auf Subkornebene hilft, den Mechanismus verantwortlich für anomale Wachstum der kleinen ErmüdungSrisse zu offenbaren, dieses tiefere Verständnis von kleinen Ermüdung Sermüdung Crack Wachstumsverhalten ermöglicht es, neue theoretische Ansätze zu entwickeln und damit die Gestaltung von leichteren und energieeffizienteren Strukturen in der Zukunft zu ermöglichen.