Name: full-field strain measurements for microstructurally small fatigue crack propagation using digital image correlation method
Uploaded: 2019-01-16T15:00:00
Duration: 7 min 37 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Full-field Strain Measurements for Microstructurally Small Fatigue Crack Propagation Using Digital Image Correlation Method at JoVE.com

S43940 تلزم جانب الصمت ASTM ferritic الفولاذ المقاوم للصدأ وقدمت "شركة اوتوكومبو ثنية غير القابل للصدأ". البحث معتمد من قبل أكاديمية فنلندا مشروع № 298762 و "الفأر ألتو جامعة كلية الهندسة" ودراسات ما بعد الدكتوراه التمويل "لا 9155273 الفأر ألتو جامعة كلية للهندسة". وأجرى نشر الفيديو مع دعم من ميكو راسكينين من "مصنع الوسائط الفأر ألتو".

1-إعداد العينة والصلب
<ol><li>معمل ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ ferritic الأصلي مع سماكة 3 مم (انظر الجدول للمواد) لتشكل اللوحة مع مميزة بحجم حوالي 200 ملم × 15 ملم × 1 ملم.</li>
	<li>ضع لوحة الصلب المنتجة في أنبوب الكوارتز وضخه (انظر الجدول للمواد) حتى ضغط حوالي 10-6 [مبر].</li>
	<li>توفير غاز الأرجون (انظر الجدول للمواد) في أنبوب الكوارتز حتى يصل الضغط عن 0.2 [مبر].</li>
	<li>ختم أنبوب الكوارتز مع العينة داخل بتدفئة أنبوب الكوارتز تصل إلى درجة حرارة ذوبان19. تحذير: هذا الإجراء الختم خطرة. استخدام الاحتياطات المناسبة مثل حماية العين السليمة، إلخ20.</li>
	<li>يصلب الصلب مختومة داخل أنبوب الكوارتز استخدام الفرن الدائرة (انظر الجدول للمواد) في درجة حرارة 1200 درجة مئوية ح 1 والطفايات في المياه. ملاحظة: الإجراء انلينغ يزيد حجم متوسط الحبوب من الفولاذ درس ما يصل إلى 350 ميكرون دون تشكيل واسعة النطاق ل الجسيمات كربيد الكروم21. تنبيه: الإجراء انلينغ الخطرة. استخدام الاحتياطات المناسبة واتبع التعليمات لدليل الفرن الدائرة.</li>
	<li>قطع عينات مسنن (بسمك 1 ملم) من لوحة الملدنة من الفولاذ ferritic درس استخدام الآلات الكهربائية التصريف (EDM، انظر الجدول للمواد). ويرد في الشكل 1مخطط العينة. تنبيه: الإجراء قطع EDM الخطرة. استخدام الاحتياطات المناسبة واتبع التعليمات لدليل التنظيم الإداري.</li>
	<li>طحن وتلميع سطح العينة.<ol>
<li>طحن أسطح العينة باستخدام آلة طحن مع ورق الصنفرة (جدول المواد) حتى يصبح سطح العينة موحدة.</li>
		<li>البولندية أسطح العينة باستخدام آلة تلميع مع 3 ميكرومتر ولصق الماس 1 ميكرومتر (انظر الجدول للمواد) لمدة 10 دقائق.</li>
		<li>البولندية سطح العينة باستخدام ميكرومتر 0.02 السليكا الغروية اهتزازي تلميع (انظر الجدول للمواد) لحوالي 4 ح؛ وهذا المطلوب لتحليل أبسد.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2-التعب قبل تكسير
<ol><li>تعريف المعلمات اختبار التعب التشرد التي تسيطر تجريبيا.<ol>
<li>ضبط التشرد حدود اليورودقيقة واليوروكحد أقصى من مضاعفات آلة هيدروليكية (انظر الجدول للمواد) حيث تكون σدقيقة σماكس في النطاق من-50 عن الآلام والكروب الذهنية، والآلام والكروب الذهنية 300، على التوالي. تنبيه: آلة هيدروليكية مضاعفات خطرة. استخدام الاحتياطات المناسبة واتبع التعليمات لدليل آلة هيدروليكية مضاعفات.</li>
		<li>دراسة تشكيل الكراك الأولية بعد دورات 2,000، 5,000 و 000 10 باستخدام المجهر الضوئي (انظر الجدول للمواد) لتحديد العدد الأمثل لدورات التعب وتجنب نمو الكراك واسعة النطاق.</li>
	</ol>
</li>
	<li>إخضاع العينة لتحميل دوري أونياكسيال التشرد التي تسيطر على كمية محددة من دورات.</li>
	<li>دراسة تشكيل الكراك الأولية بعد كمية محددة من دورات استخدام المجهر الضوئي. يتم إنتاج الشقوق الأولية مع أطوال تصل إلى حوالي 20 ميكرومتر غيض من الدرجة.</li>
	<li>زيادة عدد التعب تحميل دورات إذا لم تنتج الكراك الأولية.</li>
	<li>استبدال العينة إذا تجاوز طول الكراك الأولية 50 ميكرومتر.</li>
</ol>3-ميكروستروكتورال الوصف
<ol><li>قم بتنظيف العينة ما قبل متصدع.<ol>
<li>تنظيف العينة ما قبل متصدع مع الأسيتون لمدة 20 دقيقة الموجات فوق الصوتية باستخدام حمام (انظر الجدول للمواد).</li>
		<li>تنظيف العينة ما قبل متصدع مع الإيثانول لمدة 20 دقيقة الموجات فوق الصوتية باستخدام حمام (انظر الجدول للمواد).</li>
	</ol>
</li>
	<li>وضع علامة على المنطقة المدروسة باستخدام فيكرز ميكرويندينتيشنز كما هو مبين في الشكل 2 ألف.<ol>
<li>اتبع الإرشادات التي تظهر ميكرويندينتور فيكرز (انظر الجدول للمواد) لأداء علامات ميكرويندينتيشن.</li>
		<li>إدراج العينة في اختبار الصلادة فيكرز الصغرى (انظر الجدول للمواد).</li>
		<li>تعيين المسافة البادئة للقوة في 500 أ.</li>
		<li>ضبط موضع لعلامة المسافة البادئة فيكرز في حوالي 500 ميكرومتر جانبية من غيض من الدرجة الأولى. إعداد المسافة البادئة الثانية في الجانب الآخر.</li>
		<li>ضبط موضع لعلامة المسافة البادئة الثالثة في حوالي 500 ميكرومتر جانبية وحوالي 400 ميكرون بعيداً عن الحافة حز.</li>
	</ol>
</li>
	<li>تحليل المجهرية الفولاذ من سطح العينة محيط الدرجة استخدام تحليل حيود (أبسد) تشتت ارتدادي إلكترون الجانب (انظر الجدول للمواد).<ol>
<li>اتبع دليل التعليمات للمسح الإلكتروني المجهري لإجراء تحليل أبسد.</li>
		<li>تعيين التكبير في 200 x.</li>
		<li>ضبط موضع العينة تحت كاشف أبسد. ضمان بنصيحة الشق وثلاث علامات ميكرويندينتيشن فيكرز في إطار أبسد المسح (انظر الشكل 2).</li>
		<li>تعيين حجم الخطوة أبسد المسح في 2 ميكرومتر. المسح المدة حوالي 1 ساعة.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4-الديكور مع نمط
<ol><li>تنظيف سطح العينة مع الإيثانول (انظر الجدول للمواد) لمدة 10 دقيقة باستخدام الحمام بالموجات فوق الصوتية.</li>
	<li>الجاف للعينة باستخدام مروحة.</li>
	<li>تنظيف شريحة مجهر باستخدام منديل ورق غارقة مع الإيثانول (انظر الجدول للمواد).</li>
	<li>إيداع طبقة رقيقة من الحبر على سطح الزجاج الشريحة المجهر. علامة دائمة توفر طبقة موحدة من الحبر على سطح الزجاج باليد.</li>
	<li>اضغط على ختم سيليكون مع النقش على سطح الزجاج لنقل طبقة من الحبر على السطح الطابع.</li>
	<li>اضغط لأسفل على ختم سيليكون مغطاة بالحبر على سطح العينة.</li>
	<li>التحقق من جودة نمط البقع واللطخ باستخدام المجهر الضوئي. ويرد مثال على نمط البقع واللطخ في الشكل 3. انظر مراجع23 من22،للحصول على تفاصيل عن نمط والطباعة ميكروكونتاكت.</li>
	<li>تأكد من أن حجم نمط البقع واللطخ على الأقل 10 مرات أصغر من حجم الحبوب من المواد التي شملتها الدراسة. ملاحظة: إجراء الخطوات 2 و 3 و 4 بوقت كاف لتجنب تجفيف الحبر. تحديد وقت تجفيف تجريبيا.</li>
</ol>5-التعب الاختبار مع مدينة دبي للإنترنت
<ol><li>تعيين العينة في آلة هيدروليكية servo (انظر الجدول للمواد). تنبيه: آلة هيدروليكية مضاعفات خطرة. استخدام الاحتياطات المناسبة واتبع التعليمات لدليل آلة هيدروليكية مضاعفات.</li>
	<li>ضبط معلمات اختبار التعب يسيطر عليه تحميل استخدام R = 0.1 (σدقيقة = 35 الآلام والكروب الذهنية، σماكس = 350 الآلام والكروب الذهنية) واختبار التردد من 10 هرتز باستخدام برامج مراقبة الجهاز التعب.</li>
	<li>قم بإعداد مجهر ضوئي مع 16 × عدسة تكبير الدقة (انظر الجدول للمواد) للمراقبة البصرية للعينة حقق المجال.</li>
	<li>تجهيز المجهر الضوئي مع كاميرا رقمية بدقة بكسل بكسل 2,048 x 1,536.</li>
	<li>ضبط نسبة تكبير المجهر الضوئي يدوياً.<ol>
<li>التأكد من أن كل حقق مجال العينة تناسبها في مجال الصور من الكاميرا الرقمية.</li>
		<li>تأكد من أن حجم بكسل على الأقل 5 مرات أصغر من حجم نمط.</li>
	</ol>
</li>
	<li>تشغيل اختبار التعب، وتزامن مع صورة نظام التسجيل.<ol>
<li>التقاط الصور أثناء المؤقتة (10 ق) توقف اختبار التعب في الفترات الفاصلة بين دورات 500.</li>
		<li>التأكد من أن الحمل هو عقد مستمر مع إجهاد متوسط حوالي 210 الآلام والكروب الذهنية أثناء الحصول على الصور.</li>
	</ol>
</li>
	<li>مواصلة اختبار التعب حتى طول الكراك النهج قيمة حرجة أو اللدونة صافي-قسم يبدأ في السيطرة على.</li>
</ol>6-نتائج التحليل
<ol><li>استخدام الصور الخام التي تم الحصول عليها بإجراء تحليل DIC لاستخدام برمجيات تجارية ومعدل النمو "الكراك" (CGR) (انظر الجدول للمواد).<ol>
<li>استخدم دليل العمليات لإجراء تحليل المتكاثف. علما بأن تحليل معدل النمو الكراك من الممكن تنفيذها باستخدام البرمجيات التجارية تلقائياً أو يدوياً.</li>
		<li>أداء تحليل المتكاثف يدوياً باستخدام مجموعة بيانات الصورة الخام بالقياس لزيادة طول الكراك بعد كل 500 دورات.</li>
	</ol>
</li>
	<li>تحليل تشوه إجهاد القص للمنطقة المدروسة باستخدام البرمجيات التجارية.<ol>
<li>استخدم دليل العمليات لإجراء تحليل تشوه إجهاد القص.</li>
		<li>ضمان أن الارتباط الوضع في إعدادات الوقت سلسلة من البرامج يتم اختياره ليكون "بالنسبة للأولى".</li>
	</ol>
</li>
	<li>إجراء تحليل ميسورينتيشن عامل والحبوب شميد أبسد البيانات باستخدام مربع الأدوات متيكس مفتوحة المصدر (انظر الجدول للمواد). ملاحظة: تتوفر تفاصيل حول تحليل ميسورينتيشن عامل والحبوب شميد في دليل المستخدم من مربع الأدوات متيكس24.</li>
	<li>إجراء التحليل التراكمي للنتائج التي تم الحصول عليها. ملاحظة: التحليل التراكمي الذي نوقش في الرقم18.<ol>
<li>استخدام علامات ميكرويندينتيشن فيكرز لتطابق خريطة الحدود الحبوب، وخريطة ميسورينتيشن وخريطة عامل شميد على رأس الحقل تشوه إجهاد القص18.</li>
		<li>تعريف العلاقة بين المتكاثف وحقل إجهاد والمجهرية (ميسورينتيشن والخرائط عامل شميد)18.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Remes, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+affecting+the+fatigue+strength+of+thin-plates+in+large+structures.">Factors affecting the fatigue strength of thin-plates in large structures.</a> International Journal of Fatigue. 101, 397-407 (2017).</li><li>Lillem&#228;e, I., Remes, H., Liinalampi, S., It&#228;vuo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+weld+quality+on+the+fatigue+strength+of+thin+normal+and+high+strength+steel+butt+joints.">Influence of weld quality on the fatigue strength of thin normal and high strength steel butt joints.</a> Welding in the World. 60, 731-740 (2016).</li><li>Remes, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain-based+approach+to+fatigue+crack+initiation+and+propagation+in+welded+steel+joints+with+arbitrary+notch+shape.">Strain-based approach to fatigue crack initiation and propagation in welded steel joints with arbitrary notch shape.</a> International Journal of Fatigue. 52, 114-123 (2013).</li><li>Tokaji, K., Ogawa, T., Miller, K. J., de los Rios, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+growth+behavior+of+microstructurally+small+fatigue+cracks+in+metals.">The growth behavior of microstructurally small fatigue cracks in metals.</a> Short Fatigue Cracks, ESIS 13. , 85-89 (1992).</li><li>Tokaji, K., Ogawa, T., Harada, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+on+limitation+of+linear+elastic+fracture+mechanics+for+small+fatigue+crack+growth.">Evaluation on limitation of linear elastic fracture mechanics for small fatigue crack growth.</a> Fatigue &amp; Fracture of Engineering Materials &amp; Structures. 10, 281-289 (1987).</li><li>Tokaji, K., Ogawa, T., Miller, K. J., de los Rios, E. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+growth+behavior+of+microstructurally+small+fatigue+cracks+in+metals.">The growth behavior of microstructurally small fatigue cracks in metals.</a> Short Fatigue Cracks, ESIS 13. , 85-89 (1992).</li><li>McClintock, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+plasticity+of+the+growth+of+fatigue+cracks.">On the plasticity of the growth of fatigue cracks.</a> Fracture of Solids. 20, 65-102 (1963).</li><li>Doquet, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micromechanical+simulations+of+microstructure-sensitive+stage+I+fatigue+crack+growth.">Micromechanical simulations of microstructure-sensitive stage I fatigue crack growth.</a> Fatigue &amp; Fracture Engineering Materials &amp; Structures. 22, 215-223 (1998).</li><li>Ohr, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+electron+microscope+study+of+crack+tip+deformation+and+its+impact+on+the+dislocation+theory+of+fracture.">An electron microscope study of crack tip deformation and its impact on the dislocation theory of fracture.</a> Materials Science and Engineering. 72, 1-35 (1985).</li><li>Bjerk&#233;n, C., Melin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+low-angle+grain+boundaries+on+short+fatigue+crack+growth+studied+by+a+discrete+dislocation+method.">Influence of low-angle grain boundaries on short fatigue crack growth studied by a discrete dislocation method.</a> , (2008).</li><li>Bjerk&#233;n, C., Melin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+a+short+fatigue+crack+-+long+term+simulation+using+a+dislocation+technique.">Growth of a short fatigue crack - long term simulation using a dislocation technique.</a> International Journal of Solids and Structures. 46, 1196-1204 (2009).</li><li>Shen, Z., Wagoner, R. H., Clark, W. A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dislocation+and+grain+boundary+interactions+in+metals.">Dislocation and grain boundary interactions in metals.</a> Acta Metallurgica. 36, 3231-3242 (1988).</li><li>Hansson, P., Melin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grain+boundary+influence+on+short+fatigue+crack+growth+rate.">Grain boundary influence on short fatigue crack growth rate.</a> International Journal of Fracture. 165, 199-210 (2010).</li><li>Carroll, J. D., Abuzaid, W., Lambros, J., Sehitoglu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+digital+image+correlation+measurements+of+strain+accumulation+in+fatigue+crack+growth.">High resolution digital image correlation measurements of strain accumulation in fatigue crack growth.</a> International Journal of Fatigue. 57, 140-150 (2013).</li><li>Peralta, P., Choi, S. H., Gee, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+quantification+of+the+plastic+blunting+process+for+stage+II+fatigue+crack+growth+in+one-phase+metallic+materials.">Experimental quantification of the plastic blunting process for stage II fatigue crack growth in one-phase metallic materials.</a> International Journal of Plasticity. 23, 1763-1795 (2007).</li><li>Zhang, N., Tong, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+study+on+grain+deformation+and+interactions+in+an+Al-0.5%Mg+multicrystal.">An experimental study on grain deformation and interactions in an Al-0.5%Mg multicrystal.</a> International Journal of Plasticity. 20, 523-542 (2004).</li><li>Bartali, A. E., Aubin, V., Degallaix, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+observation+and+measurement+techniques+to+study+the+fatigue+damage+micromechanisms+in+a+duplex+stainless+steel.">Surface observation and measurement techniques to study the fatigue damage micromechanisms in a duplex stainless steel.</a> International Journal of Fatigue. 31, 2049-2055 (2009).</li><li>Malitckii, E., Remes, H., Lehto, P., Yagodzinskyy, Y., Bossuyt, S., H&#228;nninen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+accumulation+during+microstructurally+small+fatigue+crack+propagation+in+bcc+Fe-Cr+ferritic+stainless+steel.">Strain accumulation during microstructurally small fatigue crack propagation in bcc Fe-Cr ferritic stainless steel.</a> Acta Materialia. 144, 51-59 (2018).</li><li>Malitckii, E., Yagodzinskyy, Y., Lehto, P., Remes, H., Romu, J., H&#228;nninen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogen+effects+on+mechanical+properties+of+18%Cr+ferritic+stainless+steel.">Hydrogen effects on mechanical properties of 18%Cr ferritic stainless steel.</a> Material Science and Engineering A. 700, 331-337 (2017).</li><li>Bossuyt, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+patterns+for+digital+image+correlation.">Optimized patterns for digital image correlation.</a> Proceedings of the 2012 Annual Conference on Experimental and Applied Mechanics, Imaging Methods for Novel Materials and Challenging Applications. 3, 239-248 (2013).</li><li>Coren, F., Palestini, C., Lehto, M., Bossuyt, S., Kiviluoma, P., Korhonen, A., Kuosmanen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microcontact+printing+on+metallic+surfaces+for+optical+deformation+measurements.">Microcontact printing on metallic surfaces for optical deformation measurements.</a> Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. 66, 184-188 (2017).</li></ol>

الكتاب قد لا يوجد تضارب المصالح المالية الكشف عن.

يتم إدخال نهج قياس في الموقع رواية لقياس مجال تشوه التراكمي على مستوى الصغر الحبوب. من أجل إثبات القدرة على النهج، هو دراسة السلوك نشر الكراك التعب ميكروستروكتورالي الصغيرة في ferritic الفولاذ المقاوم للصدأ مع الكروم 18%. الفولاذ درس وقدم في شكل حار تدحرجت لوحة مع سماكة 3 مم (انظر الجدول للمواد)، ومتوسط حجم الحبوب من حوالي 17 ميكرومتر21.
قياس نجاح يتطلب أن ينتج صدع تعب أولى في تلميح الشق من العينات لتحليل السلوك نشر المزيد. من أجل دراسة صدع ميكروستروكتورالي صغيرة، ينبغي أن يكون طول الكراك الأولى أصغر بكثير من حجم الحبوب من الفولاذ درس. اختبار التعب هو التشريد الخاضعة لمنع نمو الكراك بعد بدء الكراك التعب. ووجد أن وقت البدء في صدع التعب يقلل إلى حد كبير مع انخفاض نسبة الإجهاد (R). وهكذا، كانت دورات فقط 10,000 المطلوبة لبدء الكراك التعب في عينات اختبار مع نسبة-R-0.16، بينما مع رراتيو 0.1، لم تشرع الكراك التعب حتى بعد دورات 100,000. يسمح استخدام نسبة التحميل-R = 0.16 لزيادة مدى الإجهاد من الآلام والكروب الذهنية 315 إلى 350 الآلام والكروب الذهنية، أن التوتر لا يزال أصغر من الحد الأقصى لتكسير سابقة من تلك التجارب الفعلية من التعب.
نمو الكراك التعب صغيرة متقطعة مقترن عادة المجهرية. على وجه الخصوص، حدود الحبوب تعتبر على نطاق واسع كميزات ميكروستروكتورال المسؤولة عن الكراك الصغيرة تخلف النمو4،6،5،7،،من89 , 10 , 11 , 12-صياغة التفكك في عنصر الحدود هانسون et al.13 تبين أن حدود الحبوب المنخفضة زاوية الكذب تعترض مسار الكراك يمكن أن ينتج كلا من زيادة ونقصان معدل النمو الكراك؛ ومع ذلك، حدود زاوية مرتفعة الحبوب لا تؤثر على معدل النمو الكراك. الأسباب المادية التي تسبب السلوك النمو الشاذ الكراك ليست معروفة جيدا. كي تكشف عن ملامح ميكروستروكتورال مما تسبب في تأخر الكراك الصغيرة، تم إجراء توصيف ميكروستروكتورال قبل التعب اختبار العينة. حاسمة بالنسبة للتحليل ميكروستروكتورال موثوق بها باستخدام أبسد صقله الإجراء الموضح في الخطوة 1. في الخطوة 3، قبل تحليل أبسد، تنظيف العينة في الإيثانول مسموح فقط، نظراً لبخار الأسيتون الخطرة لكاشف أبسد.
بغية الكشف عن عمليات التشوه داخل الحبوب الفردية، يجب أن يكون حجم نمط البقع واللطخ أصغر بكثير من حجم الحبوب من الفولاذ درس. منذ الحبوب متوسط الحجم من الصلب بعد الصلب هو حوالي 350 ميكرون، اختير حجم المميزة لنمط البقع واللطخ المطلوبة لحساب DIC أن يكون حوالي 10 ميكرون22،12. يجب أن يكون حجم نمط البقع واللطخ على الأقل 10 مرات أصغر من حجم الحبوب من الفولاذ درس للتنفيذ السليم للخطوة 5. سطح العينة مزين بنمط البقع واللطخ باستخدام ختم سيليكون. نحن نستخدم أداة مصنوعة خصيصا لتعمل بالهواء المضغوط (انظر الشكل 6) لعملية سريعة ودقيقة للطوابع.
هو درس التعب الصغيرة الكراك نشر السلوك أثناء التعب يسيطر عليه تحميل اختبار العينات ما قبل متصدع استخدام R-نسبة 0.1 (σدقيقة = 35 الآلام والكروب الذهنية، σماكس = 350 الآلام والكروب الذهنية) وتواتر 10 هرتز. التعب الاختبار التالي جنبا إلى جنب مع الصورة الرقمية قياس الارتباط (DIC). مجال الاهتمام رصد استخدام مجهر بصري، 16 × عدسة تكبير الدقة، مع قرار من 2 ميكرومتر/بكسل. الصور التي تم التقاطها أثناء المؤقتة (10 ق) توقف اختبار التعب في الفترات الفاصلة بين دورات 500. يقام أثناء الحصول على الصور، التحميل ثابت، مع إجهاد متوسط حوالي 210 الآلام والكروب الذهنية، ولظروف التحميل متساوية لكل الصور، استقرار اللدونة، وتجنب إغلاق صدع التعب ومصحوبة بزحف واسعة النطاق الحد الأدنى والحد الأقصى لتحميل القوة، على التوالي. جدة الأسلوب الذي يستند على الاستبانة في الموقع تسجيل الصورة DIC الذي يسمح للكشف عن مناطق صغيرة تشوه تشكيل أثناء النمو الكراك التعب الصغيرة. نجاح التجربة يتوقف على التنفيذ السليم لإجراءات ما قبل تكسير واختيار الفاصل الزمني لالتقاط الصورة والتكبير لمنع الخلط بين ميزات الصغيرة مثل مناطق التعريب إجهاد القص ملاحظتها. وهكذا، الاختيار السليم لدقة الكاميرا، بصري التكبير والبقع واللطخ النمط كما هو موضح في الخطوة 5 من البروتوكول يمكن أن يكون حجم حاسمة بالنسبة للتحقيق في ظاهرة التعريب سلالة. بيد أن مورفولوجية منطقتي التعريب إجهاد القص لا يزال غير واضح ويحتاج إلى إدخال المزيد من التحسينات على نمط البقع واللطخ ودقة الصورة معدات التسجيل.
النهج المنهجية المبينة في هذه الورقة مناسبة لتحليل نمو الكراك من الشقوق الصغيرة التعب في مواد خشن الحبيبات. مزيج من قياس معدل النمو الكراك وتحليل السلالة-حقل في sub الحبوب يساعد على مستوى الكشف عن الآلية التي المسؤولة عن النمو الشاذ من التعب الصغيرة الشقوق18، بالإضافة إلى حدود الحبوب لوحظ على نطاق واسع، آثار سفكس. فهم أعمق لآليات كسر التعب يجعل من الممكن وضع نهج نظرية جديدة وهكذا، يتيح تصميم أخف وزنا وأكثر هياكل كفاءة الطاقة في المستقبل.

حلول خفيفة جديدة مطلوبة لتحسين كفاءة الطاقة في المركبات مثل السفن. تخفيض الوزن من هياكل الصلب الكبيرة من الممكن استخدام المواد الفولاذية متقدم. ويتطلب الاستخدام الفعال للمواد الجديدة والحل خفيف الوزن التصنيع عالية الجودة وتصميم قوي أساليب1،2. طريقة تصميم قوية يعني التحليل الهيكلي تحت شروط تحميل واقعية، مثل الناجمة عن موجه التحميل في حالة سفينة سياحية، فضلا عن حسابات استجابة لتعريف التشوه وتؤكد. يتم تعريف مستوى الإجهاد المسموح به استناداً إلى قوة تفاصيل الهيكلية الحرجة. وفي حالة الهياكل الكبيرة، هذه هي المفاصل الملحومة عادة مع المجهرية متنافرة. واحدة من التحديات الرئيسية تصميم حلول جديدة خفيفة الوزن هو التعب نظراً لطبيعتها التراكمية والمترجمة، وكثيراً ما تجري في اللحام من الشقوق. لتصنيع عالية الجودة، ويهيمن على سلوك التعب بالتعب الصغيرة الكراك (SFC) النمو منذ الناجم عن التصنيع هي عيوب صغيرة جداً1،3. وبالتالي، فهم أساسي لنمو الكراك التعب صغيرة في المواد المعدنية أمر حاسم للاستخدام المستدام فولاذ جديدة في هياكل عالية الأداء.
نماذج فعالة من عملية معقدة كنشر الكراك التعب في المواد المعدنية الكريستالات مستحيل دون فهم واضح للعمليات الفيزيائية المصاحبة لآلية كسر التعب. جهدا كبيرا من مجتمع البحوث ركزت على التحقيق في نشر الكراك التعب استخدام الملاحظة البصرية والتحليل الإحصائي. حتى الآن، حققت التعب الصغيرة الكراك نمو السلوك أساسا بالأساليب النظرية بسبب القيود المفروضة على تقنيات تجريبية. تأخر معدل نمو الكراك التعب الشاذ سفكس يترافق عادة مع الحدود (GB) الحبوب4،،من65،7،،من89. ومع ذلك، الشاذ SFC النمو أسباب لا تزال قيد المناقشة. النتائج التي توصلت إليها النماذج النظرية باستخدام أسلوب تفكك منفصلة ويبين تشكيل جدار التفكك، أو حد قصيرة زاوية منخفضة الحبوب الناجمة عن الاضطرابات تنبعث من تلميح الكراك التعب التي تؤثر على معدل النمو الكراك التعب10 11، ،،من1213. وحتى وقت قريب، كان هناك تحديا في تحليل تجريبي دقيق لسلوك النمو الكراك التعب الصغيرة. الملاحظات التجريبية المطلوبة لتطوير نماذج حسابية على أساس المبادئ الفيزيائية.
لتحليل سلوك التشوه مادي دوري في الصغر فمن المستصوب أن تشوه كامل مجال القياسات التي يمكن الاضطلاع بها في الموقع أثناء تحميل دوري باستخدام معيار الميكانيكية اختبار المعدات، مع القرار المكاني على الأقل الترتيب من حيث الحجم أدناه جدول طول مميزة المجهرية. من أجل فهم التغيرات في معدل نمو الكراك التعب، غالباً ما ترتبط حقول سلالة قياس تشتت ارتدادي الإلكترون الحيود (أبسد) قياسات للمواد المجهرية. كارول وآخرون14 يوفر حقل كامل كمية، مثلاً قياس الموقع من سلالة البلاستيك قرب صدع تعب طويل متزايد في سبيكة فائقة القائم على النيكل، عرض تشكيل الفصوص غير متماثلة في أعقاب نشر الكراك التعب البلاستيك. في أعلى التكبير، الميكروسكوب الإلكتروني ارتباط الصورة الرقمية (DIC) وكشف سلالة إينهوموجينيتيس المرتبطة بالتعريب سلالة في كشف العصابات، مع التوأم وحدود الحبوب التي تمس التعب الكراك السلوك النمو. ومع ذلك، تستخدم السابقين موقعية نهج القياس ليست قادرة على التقاط ميدان الإجهاد أثناء نشر الكراك التعب. دراسة تجريبية للبلاستيك المعقولة أثناء نشر الكراك التعب الطويل كان يؤديها بيرالتا15 استخدام DIC في الموقع للنقاء التجارية ني (99.6%). وكشفت النتائج أن تراكم اللدونة يسيطر القص على طول كشف العصابات التي مددت قبل الكراك وتميل فيما يتعلق باتجاه النمو الكراك. التعريب سلالة الملاحظ في كشف العصابات ربما سببه الحمولة الزائدة، حيث قيم معامل كثافة منخفضة الإجهاد يؤدي إلى طابع مختلط من14،تشوه (القص والضغط العادي)15. وقد لوحظ توزيع الميداني سلالة غير متجانسة على المستوى الفرعي الحبوب ل سبائك الألومنيوم الحبيبات الخشنة16 و الصلب الوجهين17، حيث كان تفعيل نظم كشف الاضطراب المقترن مع شميد في قانون16 ،17.
دراسة حديثة من ماليتكي18 يظهر أن يتم التحكم بسلوك النمو SFC الشاذ بسلالة إينهوموجينيتيس المتعلقة بهيكل الحبوب، أو على وجه الخصوص، بتراكم لمناطق توطين إجهاد القص قبل الكراك. مع أنماط الصغر عالية الجودة والحبوب أكبر من 100 ميكرومتر، مكن المجهر الضوئي DIC القياسات تشوه الحبوب في الموقع الفرعي للمرة الأولى. بيد في18من ماليتكي، رواية المنهجية المطبقة لقياس الضغط البلاستيكية الحقل في الموقع على مدى مئات آلاف دورات التحميل لا قدم أو مناقشتها بالتفصيل. ولذلك، والهدف من هذه الورقة هو الأخذ بهذا النهج التجريبي الجديد لدراسة سلوك نمو الكراك التعب صغيرة في المواد الكريستالات في نظام دورة عالية. جدة النهج الذي يتكون من قياس إجهاد كامل الحقل في الموقع باستخدام تقنية نمط فريد من نوعه، بالإضافة إلى قياس معدل النمو الكراك. لأن هذا الأسلوب يستخدم أجهزة الاستشعار البصري للصورة فإنه يمكن التقاط الآلاف من الإطارات أثناء اختبار التعب. حيود الإلكترونات تشتت ارتدادي (أبسد) تستخدم لوصف ميكروستروكتورال وجنبا إلى جنب مع قياسات DIC للكشف عن تأثير الحدود الحبوب على التعب الصغيرة الكراك نمو التخلف العقلي18. يتم تطبيق النهج لقياس انتشار الكراك التعب الصغيرة في مخفية Cr ferritic الفولاذ المقاوم للصدأ18 محاكاة سلوك الفولاذ الهيكلية للتطبيقات الهيكلية الكبيرة 18%. في هذه الورقة، شرح الخطوات الرئيسية لإجراء القياس، ويوفر مناقشة موجزة للنتيجة الرئيسية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:646px;" width="647">
	<tbody>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:223px;">Acetone</td>
			<td style="width:100px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:137px;">STBH7695</td>
			<td style="width:186px;">Acetone pyrity &#8805; 99.5 %</td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:223px;">Argon gas</td>
			<td style="width:100px;">Oy AGA Ab, Industrial Gases (Finland)</td>
			<td style="width:137px;">UN 1006</td>
			<td style="width:186px;">Gas purity &#8805; 99.9999 %</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:223px;">Chamber furnace</td>
			<td style="width:100px;">Lenton</td>
			<td style="width:137px;">4934</td>
			<td style="width:186px;">heat range 20-1200 oC</td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:223px;">Commercial software DaVis 8</td>
			<td style="width:100px;">LaVision Inc.</td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td style="width:186px;">Commercial software used for crack growth rate and strain field analysis</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">Custom-made pneumatic stamping tool</td>
			<td style="width:100px;">Aalto University</td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td style="width:186px;">Made in Aalto University</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">Diamond paste</td>
			<td style="width:100px;">Struers Inc.</td>
			<td style="width:137px;">DP-Mol. 3 &#181;m, DP-Nap. 1 &#181;m,</td>
			<td style="width:186px;">Paste for polishing</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">Emery paper</td>
			<td style="width:100px;">Struers Inc.</td>
			<td style="width:137px;">FEPA P #800, FEPA P #1200, FEPA P #2500</td>
			<td style="width:186px;">Paper for grinding</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:223px;">Ethanol</td>
			<td style="width:100px;">Altia Industrial</td>
			<td style="width:137px;">ETAX Ba</td>
			<td style="width:186px;">Ethanol pyrity &#8805; 99.5 %</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">FEG-SEM scanning electron microscope</td>
			<td style="width:100px;">ZEISS</td>
			<td style="width:137px;">ULTRA 55</td>
			<td style="width:186px;">EBSD analysis</td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:223px;">Ferritic stainless steel</td>
			<td style="width:100px;">Outokumpu Stainless Oyj (Finland)</td>
			<td style="width:137px;">Core 441/4509 (ASTM UNS S43940)</td>
			<td style="width:186px;">3 mm rolled plate</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">For Vacuum pump</td>
			<td style="width:100px;">Leybold-Heraeus</td>
			<td style="width:137px;">D4B/WS</td>
			<td style="width:186px;"></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:223px;">Grinding machine</td>
			<td style="width:100px;">Struers Inc.</td>
			<td style="width:137px;">LaboPol-21</td>
			<td style="width:186px;">Hand grinding</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">MasterMet 2 Non-Crystallizing Colloidal Silica Polishing Suspension</td>
			<td style="width:100px;">Buehler Inc.</td>
			<td style="width:137px;">40-6380-064</td>
			<td style="width:186px;">0.02 &#181;m colloidal silica&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">MatLab software</td>
			<td style="width:100px;">MathWorks Inc.</td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td style="width:186px;">MatLab software used as a platform for MTEX toolbox</td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:223px;">Milling machine</td>
			<td style="width:100px;">&#1047;&#1060;&#1057; Stankoimport (Moscow, USSR)</td>
			<td style="width:137px;">6P82&#1064; #22</td>
			<td style="width:186px;">Aalto University machining services</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:223px;">Micro Vickers hardness tester</td>
			<td style="width:100px;">Buehler Inc.</td>
			<td style="width:137px;">1600-6400</td>
			<td style="width:186px;"></td>
		</tr>
		<tr height="74">
			<td height="74" style="height:74px;width:223px;">MTEX software</td>
			<td style="width:100px;">Open source</td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td style="width:186px;">Open source toolbox based on MatLab for analysis of the EBSD data (http://mtex-toolbox.github.io/)</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">Optical microscope</td>
			<td style="width:100px;">Nikon Corporation</td>
			<td style="width:137px;">EPIPHOT 200</td>
			<td style="width:186px;"></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:223px;">Polishing machine</td>
			<td style="width:100px;">Struers Inc.</td>
			<td style="width:137px;">LaboPol-5</td>
			<td style="width:186px;">Hand polishing</td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">Servo hydraulic machine</td>
			<td style="width:100px;">MTS system corporation</td>
			<td style="width:137px;">858 Table Top System</td>
			<td style="width:186px;"></td>
		</tr>
		<tr height="37">
			<td height="37" style="height:37px;width:223px;">Turbomolecular pump</td>
			<td style="width:100px;">Leybold-Heraeus</td>
			<td style="width:137px;">Turbovac 50</td>
			<td style="width:186px;"></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:223px;">Vibratory polisher</td>
			<td style="width:100px;">Buehler Inc.</td>
			<td style="width:137px;">VibroMet 2</td>
			<td style="width:186px;">Automatic polishing</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:223px;">Wire-cut EDM</td>
			<td style="width:100px;">TamSpark Oy</td>
			<td style="width:137px;">Charmilles robofil 400</td>
			<td style="width:186px;">wire diameter 0.15 mm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

full-field strain measurements for microstructurally small fatigue crack propagation using digital image correlation method

يتم استخدام نهج قياس رواية لتكشف عن ميدان تشوه التراكمي على مستوى الحبوب الفرعية ودراسة تأثير المجهرية على نمو الشقوق الصغيرة ميكروستروكتورالي التعب. منهجية التحليل الميداني سلالة المقترح يستند إلى استخدام تقنية باتيرينج فريدة من نوعها مع حجم البقع واللطخ مميزة لحوالي 10 ميكرون. يتم تطبيق المنهجية المتقدمة لدراسة سلوك صدع التعب الصغيرة في الجسم تركزت مكعب (bcc) Fe-Cr ferritic الفولاذ المقاوم للصدأ مع حجم الحبوب كبيرة نسبيا مما يسمح دقة قياس مكانية عالية المستوى الفرعي الحبوب. يسمح بقياس النمو الكراك التعب الصغيرة الأحداث والتخلف هذه المنهجية والمرتبطة بها مناطق التعريب إجهاد القص المتقطع قبل تلميح الكراك. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يرتبط هذا مع اتجاه الحبوب وحجم. وهكذا، يمكن أن توفر المنهجية المتقدمة أساسية فهم أعمق لسلوك النمو الكراك التعب الصغيرة، اللازمة لتطوير نماذج نظرية قوية لنشر الكراك التعب صغيرة في مواد الكريستالات .

استخدام المنهجية المقترحة، يمكننا تحليل الحقل تشوه الحبوب الفرعية تراكم أثناء نشر الكراك التعب الصغيرة تحت تحميل دوري. يتم التوصيف على مستوى الحبوب دون إظهار ملامح صغيرة من سلوك المواد تحت التعب تحميل حتى داخل حبة واحدة. على وجه الخصوص، لوحظ تشكيل القص إجهاد التعريب الحقول كما هو موضح في الشكل 4. وأجريت عددا من الاختبارات للتحقق من الظواهر المرصودة.
ميدان تشوه يقترن بسهولة مع صورة الحدود الحبوب لتوصيف شاملة من الميزات مسؤولة عن سلوك النمو الشاذ الشقوق التعب الصغيرة (انظر الشكل 5). التحليل التراكمي تشوه الحقل والمجهرية، ومعدل نمو الكراك وتكشف مسار الكراك اعتماد بين الكراك صغيرة نمو معدل التخلف العقلي وتراكم القص إجهاد تعريب المنطقة18، كما هو مبين في الفيديو.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig1.jpg"> الشكل 1 : عرض التخطيطي للعينة اختبار التعب من الفولاذ المقاوم للصدأ ferritic درس (الأبعاد في مم)- <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig2.jpg"> الشكل 2 : SEM الصورة السطحية الجانبية للعينة الفولاذ المقاوم للصدأ ferritic محيط منطقة مسنن (أ) وبه خريطة الشكل (IPF) القطب معكوس مع مفتاح الحكومي في داخلي (ب)- وأجرى محاذاة الحقل سلالة DIC والصورة أبسد مع مساعدة ميكرويندينتيشنز فيكرز تبديه الدوائر متقطع (أ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig3.jpg"> الشكل 3. مجهرية ضوئية من سطح العينة الجانب مزينة بنقش.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig4.jpg"> الشكل 4 . تراكم المتقطع لمناطق توطين إجهاد القص أثناء النمو الكراك التعب صغيرة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig5.jpg"> الشكل 5 . اثنين من الأمثلة (وب) من وجهة نظر مجتمعة القص اختبار حقل إجهاد والمجهرية من الفولاذ درس في التعب. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig6.jpg"> الرقم 6 . آلة هوائية مصنوعة خصيصا للديكور نمط العينات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>

Watch this Scientific Journal Video about Full-field Strain Measurements for Microstructurally Small Fatigue Crack Propagation Using Digital Image Correlation Method at JoVE.com

Full-field Strain Measurements for Microstructurally Small Fatigue Crack Propagation Using Digital Image Correlation Method

التعب ميكروستروكتورالي الصغيرة الكراك نمو السلوك هو التحقيق في استخدام نهج منهجية رواية الجمع بين الكراك نمو معدل القياس والسلالة-حقل التحليل للكشف عن الحقل تشوه تراكمية على المستوى الفرعي الحبوب.

قياسات سلالة المجال الكامل للتعب ميكروستروكتورالي الصغيرة الكراك نشر استخدام أسلوب ارتباط الصورة الرقمية

A novel measurement approach is used to reveal the cumulative deformation field at a sub-grain level and to study the influence of microstructure on the ...

كامل مجال قياسات سلالة لصغر البنية صغيرة التعب نشر تكسير باستخدام طريقة الارتباط الصورة الرقمية. هناك حاجة إلى حلول جديدة خفيفة الوزن لتحسين كفاءة الطاقة من المركبات مثل السفن، والحد من الوزن من الهياكل الفولاذية الكبيرة، من الممكن استخدام مواد الصلب المتقدمة. الاستخدام الفعال يتطلب جودة عالية في التصنيع وأساليب تصميم قوية ، وأساليب التصميم القوية تعني التحليل الهيكلي في ظل ظروف تحميل واقعية ، مثل التحميل الناجم عن الأمواج في حالة سفينة سياحية ، وتحليل القوة الهيكلية للهياكل يتضمن حسابات الاستجابة لتحديد التشويه والضغوط ، يتم تعريف مستوى الإجهاد المسموح به استنادًا إلى قوة التفاصيل الهيكلية الحرجة ، في حالة الهياكل الكبيرة يتم لحامها عادة المفاصل داخل بنية صغيرة متجانسة، واحدة من التحديات الرئيسية تصميم هو التعب بسبب طبيعتها التراكمية ومحلية، على سبيل المثال في الشق اللحام، لنوعية عالية التصنيع القضية الأكثر أهمية هو صغير التعب الكراك بدء والانتشار، منذ الكراك مثل عيوب التصنيع مهملة.هذا البحث يدرس صدع التعب الصغيرة ويدخل نهجا جديدا، التجريبية، وحداثة النهج يتكون من قياس سلالة ميدانية كاملة في الموقع باستخدام تقنية نمط فريد، جنبا إلى جنب مع قياس معدل النمو كرنك في نفس الوقت التحليل الهيكلية الصغيرة يكشف عن تأثير تركيزات الإجهاد القص وحدود الحبوب على تأخر الكراك التعب الصغيرة. ونوضح الخطوات الرئيسية لإجراء القياس ونوفر مناقشة موجزة للنتائج الرئيسية. الخطوة الأولى، إعداد العينات و الحنّات، يتم قلب لوحة الصلب في الغلاف الجوي النيتروجين في درجة حرارة 1200 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ومطفأة في الماء، والنتائج الإجراء الصلب في زيادة حجم الحبوب متوسط الصلب درس تصل إلى 349 ميكرومتر، دون تشكيل التمديد من جزيئات كربيد الكروم، يتم قطع العينات من الدرجة مع سمك ملليمتر واحد من لوحة صلب من الصلب الحديدي درس باستخدام الميكنة الكهربائية ، مخطط العينة هو مبين هنا.يتم صقل أسطح العينات ، مع الانتهاء من نقطة غير مُرجة اثنين من السيليكا الغروية ميكرومتر تلميع الهزاز المطلوب لإلكترون الظهر تحليل الانعراج. الخطوة الثانية، والتعب قبل تكسير، ويتعرض العينة لتحميل دوري uniaxial وتواتر التعب 10 هرتز، ويتم إنتاج الشقوق الأولية مع طول من ميكرومتر واحد إلى 20 ميكرومتر في طرف الشق. الرصد البصري لتشكيل الكراك الأولي بعد 10، 000 دورة من تحميل دورة، كرر اختبار تحميل دورة إذا لم يتم إنتاج الكراك الأولي.الخطوة الثالثة ، وتوصيف الصغرى الهيكلية ، وتستخدم علامات الفيكرز الصغرى للمسافات البادئة للاحتفال منطقة الاهتمام ، ودرس هيكل صغير من الصلب من السطح الجانبي للعينة في محيط الشق باستخدام الإلكترون التحليل الانحراج. يتم عرض عامل شميد وتحليل سوء توجيه حدود الحبوب هنا. الخطوة الرابعة، والديكور مع نمط، وتنظيف سطح العينة مع الإيثانول، إيداع طبقة رقيقة من الحبر على سطح الزجاج، اضغط أسفل ختم السيليكون مع نمط على الزجاج لنقل طبقة من الحبر إلى سطح الطابع، ونحن نستخدم أداة هوائية مخصصة للتشغيل السريع والدقيق مع الطابع، اضغط أسفل ختم السيليكون مغطاة بالحبر على سطح العينة ، والتحقق من جودة نمط البقعة باستخدام المجهر البصرية، على سبيل المثال من نمط مبقع هو مبين هنا.الخطوة الخامسة ، اختبار التعب مع ارتباط الصورة الرقمية ، تشغيل اختبار التعب والتزامن مع نظام تسجيل الصور ، واختبار التعب يستمر في حين أن طول الكراك يقترب من قيمة حرجة أو تشوه بلاستيكي يبدأ في الهيمنة. الخطوة 6، تحليل النتائج، يتم تحليل الصور التي تم الحصول عليها باستخدام برنامج تجاري لأداء حساب معدل نمو الكراك وتحليل ارتباط الصورة الرقمية، ويتم إجراء تحليل تشوه سلالة القص للمنطقة المدروسة، والتحليل التراكمي للنتائج التي تم الحصول عليها، واستخدام علامات المسافة البادئة الصغرى الفيكرز للمحاذاة السليمة لحقل تشوه سلالة القص مع بيانات رسم خرائط الزفير الخلفي للإلكترون ، حدود الحبوب، خريطة توجيه الحبوب. النتائج التمثيلية، القص تراكم الحقل سلالة في حجم الحبوب الفرعية خلال فترة قصيرة التعب نشر الكراك، والجمع بين عرض لتراكم حقل سلالة القص والبنية الدقيقة من الصلب درس، والجمع بين معدل نمو الكراك وتحليل تراكم سلالة القص إعطاء آلية ممكنة من نمو الكراك التعب الصغيرة، وشقوق التعب الصغيرة تنتشر بدءا من الكراك الأولي التي تنتجها قبل تكسير الإجراء ، منطقة سلالات القص تُترجم قبل طرف الكراك وحجم منطقة سلالة القص تنمو في حين أن الكراك ينتشر نحو التعريب ، عندما يقترب الكراك من منطقة تعريب السلالة ، ينخفض معدل نمو الكراك بشكل كبير بسبب تغيير وضع انتشار الكراك ، يزداد معدل نمو الكراك بشكل مستمر بعد عبور الكراك مركز منطقة التعريب ، يبدأ معدل نمو الكراك في الانخفاض مرة أخرى بمجرد أن تكونت منطقة تعريب السلالة التالية قبل طرف الكراك.الاستنتاج ، والبحوث الجديدة يوفر فهم أعمق للتعب الصغيرة سلوك النمو الكراك ، والجمع بين قياس معدل نمو الكراك وتحليل سلالة الميدان على مستوى الحبوب الفرعية يساعد على الكشف عن آلية مسؤولة عن النمو الشاذ للشقوق التعب الصغيرة ، وهذا الفهم الأعمق للتعب الصغيرة الكراك السلوك النمو يجعل من الممكن لتطوير نهج نظرية جديدة ، وبالتالي تمكين تصميم هياكل أكثر أخف وزنا وكفاءة في استخدام الطاقة في المستقبل.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Stress and Strain - Axial Loading

SCIENTISTS IN ACTION

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

الكمية التوصيل المتزامن والخصائص الميكانيكية للمواد القياسات الضوئية العضوية باستخدام AFM

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

قياس المواد المجهرية تحت التدفق باستخدام الطائرة 1-2 التدفق الصغيرة زاوية تشتت النيوترونات

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

في الوقت الحقيقي DC-ديناميكية لتبديل طريقة يتحامل تحسين الوقت في Underdamped بشدة التهديب الميدان كهرباء MEMS المحركات

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moir&#233; Fringes

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling MoirÃƒÆ’Ã†'Ãƒâ€šÃ‚Â© Fringes

مايكرو / نانو مقياس مقياس توزيع سلالة من أخذ العينات مويري هامش

This work describes the measurement procedure and principles of a sampling moir&#233; technique for full-field micro/nano-scale deformation measurements. ...

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

الموجات فوق الصوتية التعب الاختبار في وضع ضغط التوتر

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...

Uncoupling Coriolis Force and Rotating Buoyancy Effects on Full-Field Heat Transfer Properties of a Rotating Channel

قوة كوريوليس يفصل وآثار الطفو الدورية على الحرارة كامل-ميدان نقل خصائص قناة الدورية

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that ...

Carrier Lifetime Measurements in Semiconductors through the Microwave Photoconductivity Decay Method

قياسات عمر الناقل في أشباه الموصلات من خلال الأسلوب تسوس فوتوكوندوكتيفيتي الميكروويف

This work presents a protocol employing the microwave photoconductivity decay (&#956;-PCD) for measurement of the carrier lifetime in semiconductor ...

Intermediate Strain Rate Material Characterization with Digital Image Correlation

سلالة متوسطة معدل توصيف المواد مع ارتباط الصورة الرقمية

The mechanical response of a material under dynamic load is typically different than its behavior under static conditions; therefore, the common ...

Crack Monitoring in Resonance Fatigue Testing of Welded Specimens Using Digital Image Correlation

رصد الكراك في اختبار التعب الرنين من العينات الملحومة باستخدام ارتباط الصورة الرقمية

A procedure using digital image correlation (DIC) to detect cracks on welded specimens during fatigue tests on resonance testing machines is presented. It ...

Calibration of Vector Network Analyzer for Measurements in Radio Frequency Propagation Channels

معايرة محلل شبكة ناقلات للقياسات في قنوات نشر الترددات الراديوية

In situ measurements of radio frequency (RF) spectrum activity provide insight into the physics of radio frequency wave propagation and validate existing ...