Полный поле деформации измерений для Microstructurally малых усталость трещины распространения, используя метод корреляции цифровых изображений

Полное поле измерения напряжения для микро-структурно небольшой усталости трещины распространения с помощью метода цифрового изображения корреляции. Новые легкие решения необходимы для повышения энергоэффективности транспортных средств, таких как корабли, снижение веса крупных стальных конструкций, возможно использование современных стальных материалов. Эффективное использование требует высокого качества производства и надежных методов проектирования, надежные методы проектирования означают структурный анализ в реалистичных условиях погрузки, таких как под волновой индуцированной нагрузкой в случае круизного судна, структурный анализ прочности структур включает в себя расчеты реакции для определения деформации и стрессов, разрешенный уровень стресса определяется на основе прочности критических структурных деталей , в случае больших структур, как правило, сварные суставы в однородной микро-структуры, одна из ключевых проблем дизайна является усталость из-за его кумулятивного и локализованного характера, например, на сварной выемке, для высокого качества производства наиболее важным вопросом является небольшая усталость трещины инициации и распространения, так как трещины, как производственные дефекты пренебрегают.

Это исследование изучает небольшую усталость трещины и вводит новый, экспериментальный подход, новизна подхода состоит из на месте полного измерения нагрузки поля с использованием уникальной техники шаблона, в сочетании с измерением скорости роста кривошипа в то же время микро-структурный анализ показывает влияние сдвига концентрации стресса и границ зерна на небольшой усталости трещины задержки. Мы разъясняем основные этапы процедуры измерения и предоставляем краткое обсуждение основного вывода. Шаг первый, подготовка образцов и annealing, стальная пластина аннолируется в азотной атмосфере при температуре 1200 градусов по Цельсию в течение одного часа и затухается в воде, процедура аннальинга приводит к увеличению среднего размера зерна изученной стали до 349 микрометров, без расширения образования частиц карбида хрома, зубчатые образцы толщиной в один миллиметр вырезаются из аннальтовой пластины изучаемой ферритной стали с использованием электрической пластины , схема образца показана здесь.

Specimen поверхностей полируются, заканчивая с нуля точки ничего два микрометра коллоидного кремнезема вибрационной полировки, которая необходима для электронного обратно рассеяния дифракции анализа. Шаг второй, усталость до растрескивания, образец подвергается одноосной циклической нагрузке и частоте усталости 10 герц, первоначальные трещины длиной от одного микрометра до 20 микрометров производятся на кончике выемки. Оптический мониторинг первоначального образования трещины после 10 000 циклов загрузки цикла, повторите тестирование загрузки цикла, если не была произведена первоначальная трещина.

Шаг третий, микро-структурная характеристика, vickers микро-отступные знаки используются для того чтобы маркировать зону интереса, микро-структура стали изучена от поверхности стороны образца в близости от зазубрины используя анализ дифракции backscatter электрона. Здесь показан анализ фактора Шмида и misorientation границы зерна. Шаг четвертый, украшение узором, очистить поверхность образца этанолом, депозит тонким слоем чернил на стеклянной поверхности, нажмите вниз силиконовый штамп с узором на стекле, чтобы переместить слой чернил на поверхность марки, мы используем изготовленный на заказ пневматический инструмент для быстрой и точной работы с печатью, нажмите вниз силиконовый штамп покрыты чернилами на поверхности образца , проверить качество пятнышка шаблон с помощью оптической микроскопии, пример пятнистый шаблон показан здесь.

Шаг пятый, усталость тестирования с цифровым изображением корреляции, запустить тестирование усталости и синхронизации с системой записи изображений, усталость тестирование продолжается в то время как длина трещины приближается к критической стоимости или пластиковой деформации начинает доминировать. Шаг 6, анализ результатов, полученные изображения анализируются с помощью коммерческого программного обеспечения для выполнения расчета скорости роста трещины и анализа корреляции цифрового изображения, анализ деформации стрижки выполняется для изученной области, кумулятивный анализ полученных результатов, использование меток микро-отступа vickers для правильного выравнивания поля деформации с электронными backscatter дифракционными данными , границы зерна, карта ориентации зерна. Репрезентативные результаты, накопление деформации деформации при субзерном размере во время короткого распространения трещины усталости, объединить представление о накоплении деформации деформации стрижки и микро-структуры изученной стали, сочетание темпов роста трещины и анализа накопления деформации стрижки дают возможный механизм роста небольшой усталости трещины, небольшая усталость трещины распространяется, начиная с первоначальной трещины производства предварительной процедуры крекинга , зона деформации стрижки локализуется перед кончиком трещины и размер зоны деформации стрижки растет, в то время как трещина распространяется в сторону локализации, когда трещина приближается к зоне локализации напряжения, темпы роста трещины значительно уменьшаются из-за изменения режима распространения трещин, скорость роста трещины непрерывно увеличивается после того, как трещина пересекает центр зоны локализации напряжения , темпы роста трещины начинает снижаться снова, как только следующая зона локализации деформации сформировалась перед кончиком трещины.

Вывод, новое исследование обеспечивает более глубокое понимание небольшой усталости трещины роста поведения, сочетание измерения скорости роста трещины и анализа напряжения поля на субзерновом уровне помогает выявить механизм, ответственный за аномальный рост небольших трещин усталости, это более глубокое понимание небольшой усталости трещины роста поведения позволяет разработать новые теоретические подходы и тем самым позволяют проектировать более легкие и энергоэффективные структуры в будущем.