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
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O S43940 de UNS ASTM aço inoxidável ferrítico foi fornecido pela Outokumpu Oyj inoxidável. Pesquisa é apoiada pela Academia da Finlândia projeto № 298762 e Aalto University School of Engineering e pelo pós-doutoramento financiamento n 9155273 Aalto University School of Engineering. A publicação foi realizada com o apoio de Mikko Raskinen de Aalto Media Factory.

1. preparação e recozimento
<ol><li>As chapas de aço inoxidável ferríticos originais do moinho com uma espessura de 3 mm (ver Tabela de materiais) para formar a placa com tamanho característico de cerca de 200 milímetros x 15 x 1 mm.</li>
	<li>Coloque a chapa de aço produzida dentro do tubo de quartzo e bombear (ver Tabela de materiais) até que a pressão de cerca de 10-6 mbar.</li>
	<li>Fornecer gás argônio (veja a Tabela de materiais) para o tubo de quartzo até a pressão atingir sobre 0,2 mbar.</li>
	<li>O tubo de quartzo com a amostra dentro do selo pelo aquecimento do tubo de quartzo até a temperatura de derretimento19. Atenção: O procedimento de selagem é perigoso. Use as devidas precauções, tais como a proteção apropriada para os olhos, etc.20.</li>
	<li>Recoze a placa de aço selada dentro do tubo de quartzo, usando o forno de câmara (ver tabela de materiais) à temperatura de 1200 ° C, durante 1 h e retardamento na água. Nota: O processo de recozimento aumenta o tamanho de grão médio do aço estudado até 350 µm sem extensa formação de carboneto de cromo partículas21. Atenção: O processo de recozimento é perigoso. Use as devidas precauções e siga as instruções do manual do forno de câmara.</li>
	<li>Cortar amostras entalhadas (com espessura de 1 mm) da placa de recozido do aço ferrítico estudada usando Eletroerosão (EDM, consulte Tabela de materiais). O esquema do modelo de formulário é mostrado na Figura 1. Atenção: O procedimento de corte de EDM é perigoso. Use as devidas precauções e siga as instruções do manual do EDM.</li>
	<li>Moer e polir a superfície da amostra.<ol>
<li>Moa as superfícies de amostra usando a máquina de moedura com papel de esmeril (Tabela de materiais) até que a superfície da amostra é uniforme.</li>
		<li>Polir as superfícies de amostra usando a politriz com 3 µm e colar de diamante de 1 µm (ver Tabela de materiais) por 10 min cada.</li>
		<li>Polir a superfície da amostra usando 0,02 µm sílica coloidal vibratória de polimento (ver tabela de materiais) para cerca de 4 h; Isso é necessário para análise EBSD.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. fadiga pré-fissuração
<ol><li>Experimentalmente, defina os parâmetros de teste de fadiga de deslocamento controlado.<ol>
<li>Ajustar o deslocamento limites εmin e εmáx da máquina hidráulica servo (veja a Tabela de materiais) para que a σmin emax σ estão no intervalo de cerca de -50 MPa e 300 MPa, respectivamente. Atenção: A máquina hidráulica servo é perigosa. Use as devidas precauções e siga as instruções do manual de máquina hidráulica do servo.</li>
		<li>Examinar a formação inicial de crack depois de 2.000, 5.000 e 10.000 ciclos usando microscopia ótica (consulte Tabela de materiais) para definir o número ideal de ciclos de fadiga e evitar o crescimento extensivo de crack.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Assunto a amostra para o deslocamento controlado uniaxial carregamento cíclico para quantidade definida de ciclos.</li>
	<li>Examine a formação inicial de crack após uma quantidade definida de ciclos usando microscopia óptica. Iniciais rachaduras com comprimentos de até cerca de 20 µm são produzidas na ponta do entalhe.</li>
	<li>Aumente o número de ciclos de carregamento, se a rachadura inicial não foi produzida a fadiga.</li>
	<li>Substitua o espécime, se o comprimento inicial de crack excede 50 µm.</li>
</ol>3. microestrutural caracterização
<ol><li>Limpe o pré-cracking espécime.<ol>
<li>Limpar o pré-cracking espécime com acetona por 20 min usando o ultra-sônico de banho (ver Tabela de materiais).</li>
		<li>Limpar o pré-cracking espécime com etanol por 20 min usando o ultra-som de banho (ver Tabela de materiais).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Marque a área estudada usando Vickers microindentations, como mostrado na Figura 2a.<ol>
<li>Siga as instruções do microindentor a Vickers (consulte a Tabela de materiais) para executar as marcas de microindentation.</li>
		<li>Inserir o micro testador de dureza Vickers da amostra (ver Tabela de materiais).</li>
		<li>Definir a força de recuo em 500 N.</li>
		<li>Ajuste a posição para a primeira marca de indentação Vickers em cerca de 500 µm para o lado da ponta do entalhe. Prepare o segundo recuo no outro lado.</li>
		<li>Ajuste a posição para a terceira marca de indentação em cerca de 500 µm lateralmente e cerca de 400 µm longe da ponta do entalhe.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analisar a microestrutura do aço da superfície lateral da amostra nas proximidades o entalhe usando análise de difração (EBSD) de retroespalhamento de elétron (ver Tabela de materiais).<ol>
<li>Siga o manual de instruções do microscópio eletrônico de varredura para executar análise EBSD.</li>
		<li>Defina a ampliação de 200x.</li>
		<li>Ajuste a posição da amostra sob o detector EBSD. Certifique-se de que a ponta do entalhe e três marcas de microindentation Vickers são no âmbito do EBSD digitalização (ver Figura 2b).</li>
		<li>Definir o tamanho do passo do EBSD digitalização em 2 µm. duração de digitalização é cerca de 1 h.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. decoração com um padrão
<ol><li>Limpe a superfície da amostra com etanol (ver Tabela de materiais) por 10 min usando o banho ultra-sônico.</li>
	<li>Seca a amostra usando um ventilador.</li>
	<li>Limpar um microscópio usando um guardanapo de papel embebido em álcool etílico (ver Tabela de materiais).</li>
	<li>Deposite uma fina camada de tinta na superfície de vidro da corrediça do microscópio. Um marcador permanente fornece uma camada uniforme de tinta na superfície do vidro com a mão.</li>
	<li>Pressione o carimbo de silicone com o padrão na superfície de vidro para transferir uma camada de tinta para a superfície do carimbo.</li>
	<li>Pressione o carimbo de silicone coberto com a tinta na superfície do espécime.</li>
	<li>Verifica a qualidade do padrão de speckle usando microscopia óptica. Um exemplo do padrão do salpico é mostrado na Figura 3. Ver referências22,23 para detalhes do padrão e impressão de microcontact.</li>
	<li>Certifique-se de que o tamanho do teste padrão do salpico é pelo menos 10 vezes menor que o tamanho de grão do material estudado. Nota: Execute as etapas 2, 3 e 4 em tempo suficiente para evitar a secagem da tinta. Defina o tempo de secagem experimentalmente.</li>
</ol>5. fadiga testando com DIC
<ol><li>Definir a amostra na máquina hidráulica servo (veja a tabela de materiais). Atenção: A máquina hidráulica servo é perigosa. Use as devidas precauções e siga as instruções do manual de máquina hidráulica do servo.</li>
	<li>Ajustar os parâmetros de teste de fadiga de carga controlada usando R = 0.1 (σmin = 35 MPa, σmáx = 350 MPa) e teste de frequência de 10 Hz, usando o software de controle da máquina fadiga.</li>
	<li>Configurar um microscópio óptico com lente de zoom de precisão de 16x (ver Tabela de materiais) para observação óptica do espécime entalhado área.</li>
	<li>Equipe o microscópio ótico com uma câmera digital com resolução de 2.048 pixels x 1,536 pixels.</li>
	<li>A ampliação do microscópio óptico ajuste manualmente.<ol>
<li>Certifique-se de que todo entalhado área da amostra se encaixa para a área de imagem da câmera digital.</li>
		<li>Certifique-se de que o tamanho do pixel é pelo menos 5 vezes menor que o tamanho padrão.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Executar o teste de fadiga e sincronizar com a imagem de sistema de gravação.<ol>
<li>Capturar as imagens durante temporário (10 s) paragens do teste de fadiga em intervalos de 500 ciclos.</li>
		<li>Certifique-se de que a carga é mantida constante com uma tensão média de cerca de 210 MPa durante a aquisição de imagens.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Continue os testes de fadiga até o comprimento da rachadura se aproxima de um valor crítico ou rede-seção plasticidade começa a dominar.</li>
</ol>6. análise dos resultados
<ol><li>Use as imagens raw obtidas para executar a taxa de crescimento de crack (CGR) e análise DIC, usando um software comercial (ver Tabela de materiais).<ol>
<li>Use o manual de operação para realizar análise CGR. Observe que a análise de taxa de crescimento de crack é possível executar usando o software comercial automaticamente ou manualmente.</li>
		<li>Realizar a análise CGR manualmente usando o conjunto de dados de imagem raw por medida do incremento de comprimento da rachadura após cada 500 ciclos.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analise da deformação de tensão de cisalhamento para a área estudada usando software comercial.<ol>
<li>Use o manual de operação para realizar análise de deformação de tensão de cisalhamento.</li>
		<li>Assegurar essa correlação modo nas configurações de série de tempo do software é escolhido para ser "em relação a primeira".</li>
	</ol>
</li>
	<li>Executar Schmid fator e grãos misorientation análise de dados EBSD usando a caixa de ferramentas MTEX de fonte aberta (ver Tabela de materiais). Nota: Detalhes sobre análise de misorientation Schmid fator e grãos estão disponíveis no guia do usuário da caixa de ferramentas MTEX24.</li>
	<li>Realizar análise cumulativa dos resultados obtidos. Nota: A análise cumulativa é discutida em ref.18.<ol>
<li>Uso marcas de microindentation Vickers para coincidir com o mapa de contorno de grão, mapa de misorientation e mapa de fator Schmid em cima o cisalhamento tensão deformação campo18.</li>
		<li>Definir a correlação entre a CGR, campo de tensão e microestrutura (misorientation e mapas de fator Schmid)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>

Os autores têm sem interesses financeiros concorrentes para divulgar.

Uma abordagem de medição in situ romance é apresentada para medir o campo cumulativa de deformação em um nível micro escala de grãos. A fim de demonstrar a capacidade de abordagem, o comportamento de propagação de rachadura de fadiga microstructurally pequenos é estudado no aço inoxidável ferrítico com 18% de cromo. O aço estudado foi fornecido na forma de calor placa laminada com uma espessura de 3 mm (ver Tabela de materiais) e a média de tamanho de grão, de cerca de 17 µm21.
Uma medição bem sucedida requer que uma rachadura de fadiga inicial é produzida na ponta do entalhe das amostras para análise de comportamento de propagação mais adicional. A fim de estudar uma microstructurally pequena rachadura, o comprimento da rachadura inicial deve ser significativamente menor do que o tamanho de grão do aço estudado. Teste de fadiga é deslocamento controlado para evitar rachadura crescimento após o início de rachadura de fadiga. Verificou-se que o tempo de iniciação de rachadura de fadiga diminui significativamente com a diminuição do rácio de stress (R). Assim, apenas 10.000 ciclos foram necessários para iniciação de rachadura de fadiga dos espécimes testados com R-relação-0.16, enquanto com Rratio 0.1, o crack de fadiga não iniciadas mesmo após 100.000 ciclos. O uso da relação de carga R =-0.16 permite para aumentar o estresse variam de 315 MPa até 350 MPa, tendo ainda menor máximo estresse para pré-fissuração do que testes de fadiga real.
O crescimento de rachadura intermitente pequena fadiga é geralmente associado com a microestrutura. Em particular, limites de grão são amplamente considerados como microestrutural características responsáveis pela pequena rachadura retardo de crescimento4,5,6,7,8,9 , 10 , 11 , 12. a formulação de luxação no elemento limite pelo Hansson et al.13 mostra que os limites de grão de baixo ângulo deitado no caminho o caminho da rachadura podem resultar em um aumento e diminuição da taxa de crescimento de crack; no entanto, os limites de grão de alto ângulo não afetam a taxa de crescimento de crack. As razões físicas, causando o comportamento de crescimento anômalo de crack não são bem conhecidas. A fim de revelar as características microestrutural causando o retardo de pequena rachadura, realizou-se uma Caracterização microestrutural antes do ensaio de fadiga do espécime. O polimento procedimento descrito na etapa 1 é crucial para a análise microestrutural confiável usando EBSD. Na etapa 3, apenas antes da análise EBSD, a limpeza do espécime em etanol só é permitida, desde que o vapor da acetona é perigosa para detector EBSD.
A fim de revelar os processos de deformação dentro de grãos individuais, o tamanho do teste padrão do salpico deve ser significativamente menor do que o tamanho de grão do aço estudado. Desde o tamanho de grão médio do aço após recozimento é cerca de 350 µm, o tamanho característico do padrão do salpico necessário para cálculo de DIC foi escolhido para ser aproximadamente 10 µm22,12. O tamanho padrão do salpico deve ser pelo menos 10 vezes menor que o tamanho de grão do aço estudado para implementação adequada da etapa 5. A superfície da amostra é decorada com um teste padrão do salpico, usando um carimbo de silicone. Usamos uma ferramenta pneumática sob medida (ver Figura 6) para uma operação rápida e precisa do carimbo.
Comportamento de propagação de rachadura pequena fadiga é estudado durante o teste de fadiga de carga controlada dos espécimes pré-cracking usando o R-relação de 0.1 (σmin = 35 MPa, σmáx = 350 MPa) e a frequência de 10 Hz. fadiga testando segue junto com medida de correlação (DIC) de imagem digital. A área de interesse é monitorada usando um microscópio óptico, 16 x lente de Zoom de precisão, com uma resolução de 2 µm/pixel. Imagens são capturadas durante temporário (10 s) paragens do teste de fadiga em intervalos de 500 ciclos. Durante a aquisição de imagens, o carregamento é mantido constante, com uma tensão média de aproximadamente 210 MPa, para poder ter condições de carregamento igual para todas as imagens, estabilizar a deformação plástica e evitar o fechamento de rachadura de fadiga e fluência extensa acompanhada com mínimo e máximo do carregamento força, respectivamente. A novidade do método baseia-se na alta resolução gravação de imagem DIC in situ que permite revelar zonas de deformação pequeno formando durante o crescimento de fadiga pequena rachadura. O sucesso do experimento depende a correcta execução do procedimento pré-rachamento, seleção de intervalo de captura de imagem e ampliação para evitar o embaçamento das pequenas características tais como as zonas de localização de estirpe de cisalhamento observada. Assim, seleção adequada de resolução de câmera, tamanho padrão óptico de ampliação e salpico conforme descrito na etapa 5 do protocolo pode ser crucial para a investigação de fenômenos de localização da estirpe. No entanto, morfologia das zonas de localização da tensão de cisalhamento ainda não está claro e precisa de mais melhorias do padrão do salpico e resolução da imagem equipamentos de gravação.
A abordagem metodológica descrita neste artigo é apropriada para análise de crescimento de crack de fadiga pequenas fissuras em materiais de granulação grossa. Uma combinação de rachadura crescimento de medição e análise de tensão-campo com a ajuda de nível de grão sub para revelar o mecanismo que são responsáveis pelo crescimento anômalo de fadiga a pequenas rachaduras18, além do limite de grão amplamente observado efeitos sobre SFCs. aprofundamento dos mecanismos de fratura de fadiga possibilita o desenvolvimento de novas abordagens teóricas e assim, permite que o design do isqueiro e mais estruturas eficientes de energia no futuro.

Novas soluções leves são necessárias para melhorar a eficiência energética dos veículos, tais como navios. Redução de peso de grandes estruturas de aço é possível usando materiais avançados de aço. A utilização eficiente de material novo e a solução leve requer fabricação de alta qualidade e design robusto métodos1,2. Um método de design robusto significa análise estrutural sob condições de carga realista, tais como induzida pela onda de carregamento no caso de um navio de cruzeiro, bem como cálculos de resposta para definir a deformação e tensões. O nível de estresse permitido é definido com base na força dos detalhes estruturais críticos. No caso de grandes estruturas, estas são tipicamente soldadas juntas com uma microestrutura heterogênea. Um dos desafios para novas soluções leves design chave é fadiga devido à sua natureza cumulativa e localizada, muitas vezes ocorrendo em entalhes de solda. Para a fabricação de alta qualidade, o comportamento de fadiga é dominado pelo crescimento de fadiga pequena rachadura (SFC) desde fabricação induzido defeitos são muito pequenas,1,3. Assim, o entendimento fundamental do crescimento de rachadura pequena fadiga em materiais metálicos é crucial para uma utilização sustentável dos novos aços em estruturas de alta performance.
A modelagem eficaz de um processo tão complicado como propagação de rachadura de fadiga em materiais metálicos policristalino é impossível sem uma clara compreensão dos processos físicos que acompanham o mecanismo de fratura de fadiga. Um esforço significativo da comunidade de investigação tem sido focado em investigar fadiga propagação usando a observação visual e análise estatística. Até agora, comportamento de crescimento rachadura pequena fadiga principalmente tem sido pesquisado por métodos teóricos, devido às limitações de técnicas experimentais. O atraso de taxa de crescimento de rachadura anômala de fadiga para SFCs é associado geralmente com o grão limites (GB)4,5,6,7,8,9. No entanto, as razões para o crescimento anômalo do SFC ainda estão sob discussão. Os resultados obtidos por modelagem teórica, usando um método de luxação discreta mostra a formação de uma parede de luxação, ou um limite de grão de baixo ângulo curto causado por luxações emitida da ponta de fenda fadiga, que afectam a taxa de crescimento de rachadura de fadiga10 ,11,12,13. Até recentemente, tem havido um desafio em precisa análise experimental do comportamento crescimento fadiga pequena rachadura. Observações experimentais são necessárias para o desenvolvimento de princípios físicos com base em modelos computacionais.
Para análise do comportamento de deformação material cíclico em micro escala é desejável ter as medições de campo integral deformação que podem ser realizadas no local durante o carregamento cíclico usando padrão mecânico do equipamento, com resolução espacial de teste pelo menos um ordem de magnitude abaixo a escala de comprimento característico da microestrutura. A fim de compreender as variações na taxa de crescimento de rachadura de fadiga, campos de tensão medido frequentemente estão ligados a medidas de difração (EBSD) elétron retrodifusão de microestrutura do material. Carrol et al14 fornecer um cheio-campo quantitativo, ex situ medição de deformação plástica, perto de uma rachadura longa fadiga crescente em uma liga à base de níquel super, mostrando a formação de lóbulos assimétricos na esteira plástica do crack fadiga propagação. A maior ampliação, correlação de imagem digital de microscopia eletrônica (DIC) revelou heterogeneidades de tensão associadas com a localização da tensão sobre as bandas de deslizamento, com duplo e limites de grão, que afetam a fadiga crack comportamento de crescimento. No entanto, o utilizado ex situ, abordagem de medição não é capaz de capturar o campo de tensão durante a propagação de rachadura de fadiga. Um estudo experimental de embotamento plástico durante a propagação de rachadura longa fadiga foi realizado por Peralta15 usando DIC in situ para pureza comercial Ni (99,6%). Os resultados revelaram que a acumulação de deformação plástica foi dominada por cisalhamento ao longo das bandas de deslizamento que estendido à frente o crack e foram inclinados em relação a direção de crescimento do crack. A localização de tensão observada em bandas de deslizamento é provavelmente causada por sobrecarga, uma vez que os valores de fator de intensidade de baixa tensão resultam uma natureza mista da deformação (estirpe normal e cisalhamento)14,15. Uma distribuição de campo de tensão heterogêneos a nível sub grão tem sido observada para a liga de alumínio de granulação grossa16 e aço frente e verso17, onde a ativação dos sistemas de deslizamento de luxação foi associada lei16 do Schmid ,17.
Um estudo recente realizado pelo Malitckii18 manifestos que comportamento de crescimento anômalo do SFC é controlado por heterogeneidades tensão relacionadas com a estrutura de grão ou, em particular, pelo acúmulo de zonas de localização de tensão de cisalhamento à frente o crack. Com padrões de alta qualidade micro escala e grãos maiores que 100 µm, microscopia óptica DIC habilitado para medições de deformação de grãos sub no local pela primeira vez. No entanto, em Malitckii18, a novela metodologia aplicada a medida de deformação plástica campo in situ ao longo de centenas de milhares de ciclos de carga não foi apresentada ou discutida em detalhe. Portanto, o objetivo deste trabalho é apresentar esta nova abordagem experimental para estudar o comportamento de crescimento de rachadura pequena fadiga em materiais policristalinos no regime de alto ciclo. A novidade da abordagem consiste de medição de tensão de campo integral no local usando uma técnica de padrão único, além de medição de taxa de crescimento de crack. Porque esse método usa sensores de imagem óptico permite captura milhares de quadros durante o ensaio de fadiga. Difração de elétrons retrodifusão (EBSD) é usada para Caracterização microestrutural e combinada com medições de DIC para revelar o impacto de limites de grão na fadiga pequena rachadura retardo de crescimento18. A abordagem é aplicada para a medição da propagação de rachadura pequena fadiga em bcc 18% Cr aço inoxidável ferrítico18 simulando o comportamento do aço estrutural para grandes aplicações estruturais. Neste artigo, explicamos as principais etapas do processo de medição e fornecer uma discussão sumária da constatação principal.

<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

Uma abordagem de medição romance é usada para revelar o campo de deformação cumulativa a nível sub grão e estudar a influência da microestrutura sobre o crescimento de trincas de fadiga microstructurally pequeno. A metodologia de análise de campo de tensão proposto baseia-se o uso de uma única técnica tamborilando com um tamanho de speckle característico de aproximadamente 10 µm. A metodologia desenvolvida é aplicada para estudar o comportamento de rachadura pequena fadiga em cúbica de corpo centrado (bcc) inox ferrítico de Fe-Cr com um tamanho de grão relativamente grande que permite uma alta precisão espacial a nível sub grão. Esta metodologia permite a medição do crescimento de rachadura de fadiga pequenos eventos de retardo e associado a zonas de localização de tensão de cisalhamento intermitente à frente da ponta de fenda. Além disso, este pode ser correlacionado com a orientação de grãos e o tamanho. Assim, a metodologia desenvolvida pode fornecer uma compreensão mais profunda e fundamental do comportamento crescimento fadiga pequena rachadura, necessária para o desenvolvimento de modelos teóricos robustos para a propagação de rachadura pequena fadiga em materiais policristalinos .

Usando a metodologia proposta, podemos analisar o campo de deformação de grãos sub acumulando durante a propagação de rachadura pequena fadiga sob carregamento cíclico. A caracterização é realizada no nível de grãos sub mostrando pequenas características do comportamento do material sob carregamento mesmo dentro de um único grão de fadiga. Em particular, formação de campos de localização de tensão de cisalhamento foi observada como mostrado na Figura 4. Um número de testes foram realizado para verificar os fenómenos observados.
O campo de deformação é facilmente combinado com a imagem de contorno de grão para uma caracterização abrangente das características responsáveis pelo comportamento de crescimento anômalo das fissuras pequenas fadiga (ver Figura 5). Análise cumulativa do campo de deformação, microestrutura, taxa de crescimento de crack e crack caminho revelam uma dependência entre a pequena rachadura atraso de taxa de crescimento e a acumulação do cisalhamento tensão localização zona18, como mostrado no vídeo.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig1.jpg"> Figura 1 : Visão esquemática do provete fadiga do estudado aço inoxidável ferrítico (as dimensões estão em milímetros). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig2.jpg"> Figura 2 : Imagem SEM da superfície lateral da amostra nas proximidades da área entalhada (a) e seu mapa de figura (IPF) polo inverso com chave IPF em baixo-relevo (b) aço inoxidável ferrítico. O alinhamento do campo de tensão DIC e imagem EBSD foi realizado com ajuda de Vickers microindentations demonstrado pelos círculos tracejados (um). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig3.jpg"> Figura 3. Microscopia óptica da superfície lateral do espécime decorado com um padrão.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig4.jpg"> Figura 4 . Acumulação intermitente das zonas de localização da tensão de cisalhamento durante o crescimento de rachadura pequena fadiga. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig5.jpg"> Figura 5 . Dois exemplos (a e b) do modo de exibição combinado a distorcer campo de tensão e microestrutura do aço estudado testaram em fadiga. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig6.jpg"> Figura 6 . Máquina pneumática sob medida para a decoração padrão dos espécimes. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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

Comportamento de crescimento fadiga microstructurally pequena rachadura é investigado usando uma nova abordagem metodológica combinando rachadura crescimento taxa análise medição e estirpe-campo para revelar o campo de deformação cumulativa a nível sub grão.

Medições de tensão de campo integral para fadiga Microstructurally pequena rachadura propagação usando o método de correlação de imagem Digital

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 ...

Medições de tensão em campo inteiro para propagação de rachaduras de fadiga microestrusticamente pequenas usando o método de correlação de imagem digital. Novas soluções leves são necessárias para melhorar a eficiência energética de veículos como navios, redução de peso de grandes estruturas metálicas, é possível usar materiais de aço avançados. A utilização eficiente requer alta qualidade de fabricação e métodos robustos de design, métodos de design robustos significam análise estrutural sob condições realistas de carregamento, como em carga induzida por ondas no caso de um navio de cruzeiro, análise de força estrutural das estruturas inclui cálculos de resposta para definir deformação e tensões, o nível de estresse permitido é definido com base na força de detalhes estruturais críticos , no caso de grandes estruturas é tipicamente articulações soldadas dentro de microestrutura homogênea, um dos principais desafios do projeto é a fadiga devido à sua natureza cumulativa e localizada, por exemplo, no entalhe de solda, para alta qualidade de fabricação a questão mais importante é a iniciação e propagação da rachadura de fadiga, uma vez que rachaduras como defeitos de fabricação são negligenciadas.Esta pesquisa estuda a pequena fadiga e introduz uma nova abordagem experimental, a novidade da abordagem consiste na medição da tensão de campo integral in situ usando técnica de padrão única, combinada com a medição da taxa de crescimento da manivela ao mesmo tempo em que a análise microestrutural revela o impacto das concentrações de estresse de tesoura e limites de grãos no pequeno retardo de crack de fadiga. Explicamos as principais etapas do procedimento de medição e fornecemos uma discussão resumida do achado principal. Primeiro passo, preparação de espécimes e ressaramento, a placa de aço é enrosada na atmosfera de nitrogênio a uma temperatura de 1200 graus celsius por uma hora e saciada na água, o procedimento de ressarcer resulta em um aumento do tamanho médio de grãos do aço estudado até 349 micrômetros, sem formação de extensão de partículas de carboneto de cromo, os espécimes entalhados com espessura de um milímetro são cortados da placa enlasada do aço ferriético estudado usando descarga elétrica , o esquema do espécime é mostrado aqui.As superfícies dos espécimes são polidas, terminando com nada de ponto em dois polimento vibratório de sílica coloidal de micrômetro que é necessário para a análise de difração de dispersão de elétrons. Passo dois, fadiga pré-rachadura, espécime é submetido a carregamento cíclico uniaxial e frequência de fadiga 10 hertz, rachaduras iniciais com comprimento de um micrômetro a 20 micrômetros são produzidas na ponta do entalhe. Monitoramento óptico da formação inicial de rachaduras após 10.000 ciclos do carregamento do ciclo, repita o teste de carregamento de ciclo se a rachadura inicial não for produzida.Passo três, caracterização microestrusa, marcas de micro-recuo de vickers são usadas para marcar a área de interesse, micro-estrutura do aço é estudada a partir da superfície lateral do espécime nas proximidades do entalhe usando análise de difração de backscatter eletrônica. A análise de desorientação do fator Schmid e do limite de grãos é mostrada aqui. Passo quatro, decoração com um padrão, limpar a superfície do espécime com etanol, depositar fina camada de tinta na superfície do vidro, pressionar para baixo o selo de silicone com um padrão no vidro para mover uma camada de tinta para a superfície do selo, usamos uma ferramenta pneumática personalizada para operação rápida e precisa com o selo, pressione para baixo o selo de silicone coberto com a tinta na superfície do espécime, usamos uma ferramenta pneumática personalizada para operação rápida e precisa com o selo, pressione para baixo o selo de silicone coberto com a tinta na superfície do espécime, usamos uma ferramenta pneumática personalizada para operação rápida e precisa com o selo, pressione para baixo o selo de silicone coberto com a tinta na superfície do espécime, usamos uma ferramenta pneumática personalizada para operação rápida e precisa com o carimbo, pressione para baixo o selo de silicone coberto com a tinta na superfície do espécime, usamos uma ferramenta pneumática personalizada para operação rápida e precisa com o selo, pressione o selo de silicone coberto com a tinta na superfície do espécime, usamos uma ferramenta pneumática personalizada para operação rápida e precisa com o carimbo, pressione o selo de silicone coberto com a tinta na superfície do espécime, usamos uma ferramenta pneumática personalizada para operação rápida e precisa com , verifique a qualidade do padrão de manchas usando microscopia óptica, um exemplo do padrão manchado é mostrado aqui.Passo cinco, teste de fadiga com correlação de imagem digital, executar o teste de fadiga e sincronização com o sistema de gravação de imagem, o teste de fadiga continua enquanto o comprimento da rachadura se aproxima de um valor crítico ou deformação plástica começa a dominar. Etapa 6, análise dos resultados, as imagens obtidas são analisadas utilizando-se um software comercial para realizar o cálculo da taxa de crescimento do crack e a análise da correlação de imagem digital, análise da deformação da cepa de tesoura é realizada para a área estudada, análise cumulativa dos resultados obtidos, uso das marcas de micro-recuo de vickers para o alinhamento adequado do campo de deformação da cepa de tesoura com dados de mapeamento de difraction de elétrons traseiros , limites de grãos, mapa de orientação de grãos. Resultados representativos, acúmulo de campo de tensão de corte em tamanho suborto durante a propagação da rachadura de fadiga curta, combinar visão do acúmulo de campo de tensão de corte e microestrutura do aço estudado, combinação da taxa de crescimento da rachadura e análise de acúmulo de tensão de corte dão um possível mecanismo do pequeno crescimento da fadiga crack, pequena fissura de fadiga propaga a partir da rachadura inicial produzida pelo procedimento de pré-cracking , a zona de tensão de corte se localiza à frente da ponta de fenda e o tamanho da zona de tensão da tesoura cresce enquanto a rachadura se propaga em direção à localização, quando a rachadura se aproxima da zona de localização da cepa, a taxa de crescimento da rachadura diminui significativamente devido à mudança do modo de propagação da rachadura, a taxa de crescimento da rachadura aumenta continuamente após a rachadura cruzar o centro da zona de localização da cepa, a taxa de crescimento de rachaduras diminui significativamente devido à mudança do modo de propagação da rachadura, a taxa de crescimento da rachadura aumenta continuamente após a rachadura cruzar o centro da zona de localização da cepa, a taxa de crescimento da rachadura diminui significativamente devido à mudança do modo de propagação da rachadura, a taxa de crescimento da rachadura aumenta continuamente após a rachadura cruzar o centro da zona de localização da cepa. , a taxa de crescimento do crack começa a diminuir novamente assim que a próxima zona de localização de tensão se formou à frente da ponta de crack.Conclusão, novas pesquisas fornecem uma compreensão mais profunda do comportamento de crescimento da pequena fadiga, a combinação da medição da taxa de crescimento do crack e a análise do campo de tensão a nível sub grain ajuda a revelar o mecanismo responsável pelo crescimento anômo das pequenas rachaduras de fadiga, essa compreensão mais profunda do pequeno comportamento de crescimento da fadiga torna possível desenvolver novas abordagens teóricas e, assim, permitir o desenho de estruturas mais leves e eficientes em energia no futuro.

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