Microstructurally küçük yorgunluk ölçülerini tam alanlı zorlanma dijital görüntü korelasyon yöntemi kullanarak yayma çatlamak

Dijital Görüntü Korelasyon yöntemi kullanılarak mikro-yapısal olarak küçük yorgunluk çatlak yayılımı için tam alan gerinim ölçümleri. Gemiler gibi araçların enerji verimliliğini artırmak için yeni hafif çözümler, büyük çelik yapıların ağırlık azaltma, gelişmiş çelik malzemeler kullanılarak mümkündür. Verimli kullanım yüksek üretim kalitesi ve sağlam tasarım yöntemleri gerektirir, sağlam tasarım yöntemleri gerçekçi yükleme koşulları altında yapısal analiz anlamına gelir, bir yolcu gemisi durumunda dalga kaynaklı yükleme altında gibi, yapıların yapısal mukavemet analizi deformasyon ve gerilmetanımlamak için yanıt hesaplamaları içerir, izin verilen stres seviyesi kritik yapısal ayrıntıların gücüne dayalı olarak tanımlanır , büyük yapılar söz konusu olduğunda genellikle homojen mikro yapı içinde kaynaklı eklemler, önemli tasarım zorluklarından biri kümülatif ve lokalize doğası nedeniyle yorgunluk, kaynak çentik örneğin, yüksek üretim kalitesi için en önemli konu küçük yorgunluk çatlak başlatma ve yayılım, üretim kusurları gibi çatlak ihmal beri.

Bu araştırma küçük yorgunluk çatlağı çalışmaları ve yeni, deneysel bir yaklaşım tanıttı, yaklaşımın yenilik benzersiz desen tekniği kullanılarak yerinde tam alan gerinim ölçümü oluşur, aynı zamanda mikro-yapısal analiz küçük yorgunluk çatlak geriliği üzerinde makas stres konsantrasyonları ve tahıl sınırlarının etkisini ortaya koymaktadır aynı zamanda krank büyüme hızı ölçümü ile birlikte. Ölçüm prosedürünün ana adımlarını açıklar ve ana bulgunun özet bir tartışmasını sağlarız. Birinci adım, numune hazırlama ve tavlama, çelik plaka azot atmosferinde 1200 santigrat derece sıcaklıkta bir saat ve suda söndürülür, annealing prosedürü 349 mikrometreye kadar çalışılan çeliğin ortalama tane boyutunun artmasıyla sonuçlanır, krom karbür parçacıklarının uzantısı oluşmadan, bir milimetre kalınlığında çentikli numuneler incelenmiş ferritik çeliğin elektrik işleme işleme siperinin anneallı plakasından kesilir , numunenin şeması burada gösterilmiştir.

Numune yüzeyleri parlatılır, elektron arka dağılım kırınım analizi için gerekli olan iki mikrometrelik kolloidal silika titreşimli parlatma ile biten naught noktası ile sonlanır. İkinci adımda, yorgunluk ön çatlama, numune tek eksenli döngüsel yükleme ve yorulma frekansı 10 hertz tabi tutulur, bir mikrometre den 20 mikrometre uzunluğunda ilk çatlaklar çentik ucunda üretilir. Çevrim yüklemesinin 10,000 döngüsünden sonra ilk çatlak oluşumunun optik izlenmesi, ilk çatlak üretilmediyse çevrim yükleme testini tekrarlayın.

Üçüncü adımda mikro-yapısal karakterizasyon, vickers mikro girinti işaretleri ilgi alanını işaretlemek için kullanılır, çeliğin mikro yapısı elektron geri saçılma kırınım analizi kullanılarak çentik çevresindeki numunenin yan yüzeyinden incelenir. Schmid faktörü ve tane sınırı yanlış yönlendirme analizi burada gösterilmiştir. Dördüncü adım, bir desen ile dekorasyon, etanol ile numune yüzeyini temizleyin, cam yüzeyinde mürekkep ince tabaka mevduat, damga yüzeyine mürekkep bir tabaka taşımak için cam üzerinde bir desen ile silikon damga aşağı basın, biz damga ile hızlı ve hassas çalışma için özel yapılmış pnömatik bir araç kullanmak, numune yüzeyinde mürekkep ile kaplı silikon damga aşağı basın , optik mikroskopi kullanarak benek desen kalitesini kontrol edin, benekli desen bir örnek burada gösterilir.

Adım beş, dijital görüntü korelasyon ile yorulma testi, yorulma testi ve görüntü kayıt sistemi ile senkronizasyon çalıştırmak, çatlak uzunluğu kritik bir değer veya plastik deformasyon hakim başlarken yorulma testi devam ediyor. Adım 6, sonuç analizi, elde edilen görüntüler çatlak büyüme hızı hesaplaması ve dijital görüntü korelasyon analizi gerçekleştirmek için ticari bir yazılım kullanılarak analiz edilir, çalışılan alan için kesme gerilme deformasyonunun analizi yapılır, elde edilen sonuçların kümülatif analizi, kesme gerilimi deformasyon alanının elektron geri saçılma difraksiyonu haritalama verileri ile doğru hizalanması için vickers mikro girinti işaretlerinin kullanımı , tane sınırları, tane yönlendirme haritası. Temsili sonuçlar, kısa yorgunluk çatlak yayılımı sırasında alt tane boyutunda kesme gerinim alan birikimi, kesme gerinim alanı birikimi ve incelenen çeliğin mikro yapısının görünümü, çatlak büyüme hızı ve kesme gerinim birikimi analizinin birleşimi, küçük yorgunluk çatlak büyümesinin olası bir mekanizmasını sağlar, çatlama öncesi işlemle üretilen ilk çatlaktan başlayarak küçük yorulma çatlak yayılımları , kesme gerinim bölgesi öncesinde çatlak ucu ve kesme gerinim bölgesinin boyutu büyür, çatlak gerinim yerelleştirme bölgesine yaklaştığında, çatlak büyüme hızı önemli ölçüde azalır çatlak yayılma modunun değişmesi nedeniyle, çatlak gerilme yerelleştirme bölgesinin merkezi geçtikten sonra sürekli olarak artar , çatlak büyüme hızı, çatlak ucu öncesinde bir sonraki gerinim lokalizasyon bölgesi oluşur oluşmaz tekrar azalmaya başlar.

Sonuç, yeni araştırma küçük yorgunluk çatlak büyüme davranışı daha derin bir anlayış sağlar, çatlak büyüme hızı ölçümü ve alt-tahıl düzeyinde gerinim-alan analizi kombinasyonu küçük yorgunluk çatlaklara anormal büyüme sorumlu mekanizma ortaya çıkarmak için yardımcı olur, küçük yorgunluk çatlak büyüme davranışı bu derin anlayış mümkün yeni teorik yaklaşımlar geliştirmek ve böylece gelecekte daha hafif ve enerji verimli yapıların tasarımı nı sağlamak yapar.