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

ASTM UNS S43940 ferritiskt rostfritt stål lämnades av Outokumpu Stainless Oyj. Forskningen stöds av Finlands Akademi projektet № 298762 och Aalto University School of Engineering och post-doc finansiering nr 9155273 Aalto University School of Engineering. Video publicering utfördes med stöd av Mikko Raskinen från Aalto Media Factory.

1. prov förberedelse och glödgning
<ol><li>Kvarn original ferritiska rostfria plåtarna med en tjocklek på 3 mm (se Tabell för material) för att bilda plattan med karakteristiska storlek på cirka 200 x 15 x 1 mm.</li>
	<li>Placera den producerade stålplåt i kvarts röret och pumpa (se Tabell för material) det tills trycket av ca 10-6 mbar.</li>
	<li>Ger argongas (se Tabell för material) i kvarts röret tills trycket når om 0.2 mbar.</li>
	<li>Försegla kvarts röret med preparatet släpper genom uppvärmning kvarts röret upp till den smältande temperatur19. FÖRSIKTIGHET: Tätning förfarandet är farliga. Använd lämpliga försiktighetsåtgärder såsom korrekt ögonskydd, etc.20.</li>
	<li>Glödga den stålplåt förseglat inuti kvarts röret med kammare ugnen (se tabell material) på 1200 ° c i 1 h och spärr i vatten. Obs: Glödgning förfarandet ökar den genomsnittliga kornstorleken av studerade stål upp till 350 µm utan omfattande bildandet av krom karbid partiklar21. FÖRSIKTIGHET: Glödgning förfarandet är farliga. Använd lämpliga försiktighetsåtgärder och följ instruktionerna av kammaren ugnen handboken.</li>
	<li>Skär skårade exemplar (med tjocklek 1 mm) från glödgat plätera av de studerade ferritiska stål med elektrisk urladdning bearbetning (EDM, se Tabell för material). Systematiken i preparatet visas i figur 1. FÖRSIKTIGHET: EDM skärande förfarandet är farliga. Använd lämpliga försiktighetsåtgärder och följ instruktionerna av handboken som EDM.</li>
	<li>Slipa och polera preparatytan.<ol>
<li>Mala preparatet ytorna med slipmaskin med smärgelduk (Tabell för material) tills ytan av preparatet är enhetlig.</li>
		<li>Polska preparatet ytorna med polering maskinen med 3 µm och 1 µm diamond pasta (se Tabell för material) för 10 min varje.</li>
		<li>Polska preparatytan med 0,02 µm kolloidal kiseldioxid vibrerande polering (se tabell material) för ca 4 h; Detta krävs för EBSD analys.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. trötthet före sprickbildning
<ol><li>Experimentellt definiera de förskjutning som kontrollerade trötthet testparametrar.<ol>
<li>Justera den förskjutning gränser εmin och εmax av servo hydrauliska maskinen (se Tabell för material) så att σmin och σmax är i spänna av ca -50 MPa 300 MPa, respektive. FÖRSIKTIGHET: Servo hydrauliska maskinen är farliga. Använd lämpliga försiktighetsåtgärder och följ instruktionerna av servo hydraulisk maskin handboken.</li>
		<li>Granska den ursprungliga sprickbildningar efter 2 000, 5 000 och 10 000 cykler med hjälp av optisk mikroskopi (se Tabell för material) för att definiera det optimala antalet trötthet cykler och undvika omfattande spricka tillväxt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Ämnet preparatet till förskjutning kontrollerade enaxiella cyklisk belastning för definierad mängd cykler.</li>
	<li>Granska den ursprungliga sprickbildningar efter definierad mängd cykler med hjälp av optisk mikroskopi. Inledande sprickor med längder upp till cirka 20 µm produceras på notch spetsen.</li>
	<li>Öka antalet den trötthet som laddar cykler om den inledande sprickan inte producerades.</li>
	<li>Byt ut preparatet om inledande spricka längd överskrider 50 µm.</li>
</ol>3. Mikrostrukturens karakterisering
<ol><li>Ren med pre-knäckt förlagan.<ol>
<li>Rengöra pre-knäckt preparatet med aceton i 20 min med det ultraljuds bad (se Tabell för material).</li>
		<li>Rengöra pre-knäckt preparatet med etanol i 20 min med det ultraljuds bad (se Tabell för material).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Markera det studerade området med Vickers microindentations som visas i figur 2a.<ol>
<li>Följ anvisningarna i den Vickers microindentor (se Tabell för material) för att utföra microindentation märken.</li>
		<li>Sätt in preparatet i micro Vickers hårdhet testaren (se Tabell för material).</li>
		<li>Ange indrag kraft på 500 N.</li>
		<li>Justera positionen för det första Vickers indrag märket på ca 500 µm i sidled från notch spets. Förbereda det andra indraget på en annan sida.</li>
		<li>Justera positionen för det tredje indrag varumärket ca 500 µm i sidled och ca 400 µm från notch spetsen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analysera mikrostrukturen av stål från ytan av preparatet i närheten av skåran med electron backscatter diffraktion (EBSD) analys (se Tabell för material).<ol>
<li>Följ bruksanvisningen för svepelektronmikroskop att utföra EBSD analys.</li>
		<li>Ställ in förstoringen på 200 x.</li>
		<li>Justera positionen för preparatet under EBSD detektor. Säkerställa att notch spetsen och tre Vickers microindentation märken inom ramen för de EBSD som skanning (se figur 2b).</li>
		<li>Ställa in steg storleken EBSD skanning på 2 µm. Scanning längd är ca 1 h.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. dekoration med mönster
<ol><li>Rengöra preparatytan med etanol (se Tabell för material) i 10 min med ultraljudsbadet.</li>
	<li>Torka preparatet med hjälp av en fläkt.</li>
	<li>Rengör ett objektglas med en pappers servett indränkt med etanol (se Tabell för material).</li>
	<li>Sätta in ett tunt lager av bläck på glasytan på objektglas. En permanent spritpenna ger enhetliga lager av bläck på glasytan för hand.</li>
	<li>Tryck ned silikon stämpeln med mönstret på glasytan att överföra ett lager av bläck stämpel yta.</li>
	<li>Tryck ned silikon stämpeln täckt med bläck på preparatytan.</li>
	<li>Kontrollera speckle mönster kvalitet med hjälp av optisk mikroskopi. Ett exempel på speckle mönstret visas i figur 3. Se referenser22,23 för information om mönster och microcontact utskrift.</li>
	<li>Säkerställa att speckle mönsterstorlek är minst 10 gånger mindre än det studera materialet kornstorlek. Obs: Utför steg 2, 3 och 4 i tillräcklig tid för att undvika att bläcket torkar. Definiera torktiden experimentellt.</li>
</ol>5. trötthet testning med DIC
<ol><li>Ställa in preparatet i servo hydrauliska maskinen (se tabell material). FÖRSIKTIGHET: Servo hydrauliska maskinen är farliga. Använd lämpliga försiktighetsåtgärder och följ instruktionerna av servo hydraulisk maskin handboken.</li>
	<li>Justera belastning-kontrollerade trötthet test parametrarna R = 0,1 (σmin = 35 MPa, σmax = 350 MPa) och testa frekvens på 10 Hz med programvaran kontroll av trötthet maskinen.</li>
	<li>Ställa in ett ljusmikroskop med 16 x precision zoomobjektiv (se Tabell för material) för optisk observation av preparatet spårat område.</li>
	<li>Utrusta det optiska mikroskopet med en digital kamera med upplösning på 2 048 pixlar x 1,536 pixlar.</li>
	<li>Justera förstoringen av det optiska mikroskopet manuellt.<ol>
<li>Se till att hela spårat område av preparatet passar in i bildområdet av digital kamera.</li>
		<li>Säkerställa att pixelstorleken är minst 5 gånger mindre än storleken som mönster.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Köra testet trötthet och synkronisera med bilden inspelning system.<ol>
<li>Fånga bilder under tillfälligt (10 s) stannar av trötthet testet i intervall om 500 cykler.</li>
		<li>Se till att lasten hålls konstant med en genomsnittlig stress av ca 210 MPa under bild förvärv.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fortsätt den Utmattningsprovning tills spricka längden närmar sig ett kritiskt värde eller net-avsnitt plasticitet börjar dominera.</li>
</ol>6. resultat analys
<ol><li>Använda de erhållna raw-bilderna för att utföra den spricka tillväxttakt (CGR) och DIC analys med hjälp av en kommersiell programvara (se Tabell för material).<ol>
<li>Använda användarhandboken för att utföra CGR analys. Observera att spricka tillväxt takt analysen är möjliga att utföra med hjälp av kommersiell programvara automatiskt eller manuellt.</li>
		<li>Utför CGR analysen manuellt med raw image datamängden genom mätning spricka längd ökning efter varje 500 cykler.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Analysera av skjuvning stam deformeringen för det studerade området med kommersiell programvara.<ol>
<li>Använda användarhandboken för att utföra skjuvning stam deformation analys.</li>
		<li>Säkerställa att korrelation mode i serien tidsinställningarna av programvaran är valt att vara ”i förhållande till först”.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utföra Schmid faktor och korn misorientation analys av EBSD data med hjälp av verktygslådan öppen källkod MTEX (se Tabell för material). Obs: Detaljer om Schmid faktor och korn misorientation analys finns i användarhandboken för MTEX verktygslåda24.</li>
	<li>Utföra kumulativa analys av de erhållna resultaten. Obs: Den kumulativa analysen diskuteras i Ref.18.<ol>
<li>Användning Vickers microindentation märken att matcha korn gränsen karta, misorientation karta och Schmid faktor karta ovanpå den skjuvning stam deformation fält18.</li>
		<li>Definiera sambandet mellan CGR, stam fält och mikrostruktur (misorientation och Schmid faktor kartor)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>

Författarna har ingen konkurrerande ekonomiska intressen att avslöja.

En roman jordbaserad mätmetoden införs för att mäta fältet kumulativa deformation på spannmål mikroskala nivå. För att demonstrera funktionen tillvägagångssätt, studeras microstructurally små trötthet spricka förökning beteende i ferritiskt rostfritt stål med 18% krom. De studerade stålet tillhandahölls i form av varma rullade plåt med en tjocklek av 3 mm (se Tabell av material) och genomsnittlig kornstorlek cirka 17 µm21.
En framgångsrik mätning kräver att en inledande trötthet spricka produceras på notch spetsen av exemplar för vidare förökning beteendeanalys. För att studera en microstructurally liten spricka, bör längden på den ursprungliga sprickan vara betydligt mindre än det studerade stålet kornstorlek. Utmattningsprovning är förskjutning kontrolleras för att förhindra spricka tillväxt efter trötthet spricka inletts. Det konstaterades att trötthet spricka inledande tid minskar betydligt med minskningen av spänningsförhållande (R). Således endast 10.000 cykler krävdes för trötthet spricka inledande i exemplaren testade med R-ratio-0,16, stunder med Rratio 0,1, trötthet sprickan inledde inte även efter 100 000 cykler. Användning av belastning förhållandet R-= 0,16 tillåter för att öka stress intervallet 315 MPa till 350 MPa, har fortfarande mindre maximum spänning för pre sprickbildning än faktiska Utmattningsprovning.
Intermittent små trötthet spricka tillväxten är vanligtvis förknippas med mikrostrukturen. I synnerhet anses korngränser allmänt som Mikrostrukturens funktioner ansvarar för liten spricka tillväxt utvecklingsstörning4,5,6,7,8,9 , 10 , 11 , 12. dislokation formuleringen i elementet gränsen av Hansson et al.13 visar att låg vinkel korngränserna ligga i vägen för spricka sökvägen kan resultera i både en ökning och minskning av tillväxttakten spricka; hög vinkel korngränserna påverkar dock inte den spricka tillväxttakten. De fysiska orsaker som orsakar beteendet avvikande spricka tillväxt är inte väl kända. För att avslöja Mikrostrukturens funktioner orsakar den lilla spricka utvecklingsstörning, utfördes en Mikrostrukturens karakterisering innan utmattningsprovning av preparatet. Polering proceduren i steg 1 är avgörande för tillförlitlig Mikrostrukturens analys med EBSD. I steg 3, strax före EBSD analys, är rengöring av förlagan i etanol endast tillåtna, eftersom aceton vapor är farliga för EBSD detektor.
För att avslöja deformation processer inom enskilda korn, måste storleken på speckle mönstret vara betydligt mindre än det studerade stålet kornstorlek. Sedan stålet genomsnittliga kornstorlek efter glödgning är ca 350 µm, var karakteristiska storleken på speckle mönstret krävs för DIC beräkning valt att vara ca 10 µm22,12. Speckle mönsterstorlek måste vara minst 10 gånger mindre än det studerade stålet för korrekt genomförande av steg 5 kornstorlek. Ytan av preparatet är dekorerad med en speckle mönster med en silikon-stämpel. Vi använder en skräddarsydd pneumatiska verktyg (se figur 6) för snabb och exakt drift av stämpeln.
Liten trötthet spricka förökning beteende studeras under belastning-kontrollerade utmattningsprovning av pre-knäckt exemplaren från R-förhållandet mellan 0,1 (σmin = 35 MPa, σmax = 350 MPa) och frekvensen av 10 Hz. Utmattningsprovning följer tillsammans med digital bild korrelation (DIC) mätning. Området av intresse är övervakat med ett optiskt mikroskop, 16 x Precision zoomobjektiv, med en upplösning på 2 µm/pixel. Bilderna är tagna under tillfälligt (10 s) stannar av trötthet testet i intervall om 500 cykler. Under bild förvärvandet, lastning hålls konstant, med en genomsnittlig spänning av ca 210 MPa, för att få lika belastningsfall för alla bilder, stabilisera plastisk deformation och undvika trötthet spricka stängning och omfattande krypning tillsammans med min och max lastningen kraft, respektive. Nyhet för metoden är baserad på högupplösta jordbaserad DIC bildinspelning som tillåter för att avslöja liten deformationszoner bildar under små trötthet spricka tillväxt. Framgången för experimentet beror på ett korrekt genomförande av förfarandet före sprickbildning, urval av image capture intervall och förstoring att förhindra den oskärpa av små funktioner såsom zonerna observerade skjuvning stam lokalisering. Således rätt val av kamera upplösning, optisk förstoring och speckle mönsterstorlek enligt beskrivningen i steg 5 i protokollet kan vara avgörande för utredning av de stam lokalisering fenomen. Dock morfologi av zonerna skjuvning stam lokalisering är fortfarande oklart och behöver ytterligare förbättringar av speckle mönstret och upplösning färdskrivare.
Den metod som beskrivs i detta dokument är lämplig för spricka Tillväxtanalys av små trötta ut sprickor i grovkorniga material. En kombination av spricka tillväxt takt mätning och stam-fält analys på den sub korn nivåerna bidrar till att avslöja den mekanism som ansvarar för avvikande tillväxt av små trötthet sprickor18, förutom allmänt observerade korn gränsen effekter på SFCs. djupare förståelse av mekanismerna som trötthet fraktur möjliggör utveckling av nya teoretiska infallsvinklar och således möjliggör design av lättare och mer energi effektiva strukturer i framtiden.

Nya lätta lösningar krävs att förbättra energieffektiviteten för fordon såsom fartyg. Viktminskning av stora stålkonstruktioner är möjligt använda avancerade stålmaterial. Ett effektivt nyttjande av nytt material och den lätta lösningen kräver hög tillverkningskvalitet och robust design metoder1,2. En robust konstruktion metod innebär strukturell analys för realistiska belastningsfall som våg-inducerad lastning när det gäller ett kryssningsfartyg, samt svar beräkningar att definiera deformationer och spänningar. Tillåtna stressnivån definieras baserat på styrkan i viktiga strukturella Detaljer. När det gäller stora strukturer är dessa vanligtvis svetsförband med en inhomogena mikrostruktur. En av de viktigaste design utmaningarna för nya lätta lösningar är trötthet på grund av dess kumulativa och lokaliserade karaktär, ofta äger rum på svetsa skårorna. För hög tillverkningskvalitet, trötthet beteendet domineras av små trötthet spricka (SFC) tillväxt eftersom tillverkning inducerad defekter är mycket liten1,3. Den grundläggande förståelsen av små trötthet spricka tillväxt i metalliska material är alltså avgörande för hållbar användning av nya stål i högpresterande strukturer.
Effektiv modellering av en så komplicerad process som trötthet spricka förökning i polykristallin metalliska material är omöjlig utan en klar förståelse för de fysikaliska processer som åtföljer trötthet fraktur mekanismen. En betydande insats från gemenskapens forskning har varit inriktad på utreda trötthet spricka förökning med hjälp av visuell observation och statistisk analys. Hittills har små trötthet spricka tillväxt beteende främst undersökts av teoretiska metoder på grund av begränsningarna i experimentella tekniker. Den onormala trötthet spricka hastighet tillväxthämning för SFCs är vanligtvis förknippas med korn gränser (GB)4,5,6,7,8,9. Skälen för avvikande SFC tillväxt är dock fortfarande under diskussion. De resultat som erhålls genom teoretisk modellering med en diskret dislokation metod visar bildandet av en dislokation vägg, eller en låg vinkel kortfibrigt gräns orsakas av dislokationer som avges från trötthet spricka spets som påverkar trötthet spricka tillväxttakten10 ,11,12,13. Tills nyligen har det varit en utmaning i noggrann experimentell analys av beteendet små trötthet spricka tillväxt. Experimentella observationer krävs för utvecklingen av fysikaliska principer baserat beräkningsmodeller.
För analys av cykliska material deformation beteende på mikroskala är det önskvärt att ha full-fältet deformation mätningar som kan utföras på plats under cyklisk belastning med standard mekanisk utrustning för provning, med rumslig upplösning minst en storleksordning under den karakteristiska längd skalan av mikrostrukturen. För att förstå variationerna i trötthet spricka tillväxttakt, är uppmätta stam fält ofta kopplade till elektron backscatter diffraktion (EBSD) mätningar av materiella mikrostruktur. Carrol et al.14 ge en kvantitativ, full-fält ex situ mätning av plast stam nära en växande lång trötthet spricka i en nickelbaserad super legering, visar bildandet av asymmetriska lober i plast kölvattnet av förökningsmaterial trötthet spricka. Vid högre förstoring, elektronmikroskopi digital bild korrelation (DIC) avslöjade stam inhomogeneities associerade med stam lokalisering på slip banden, med twin och korngränser som påverkar trötthet spricka tillväxt beteende. Dock används ex situ mätmetoden är inte kunna fånga fältet stam under trötthet spricka förökning. En experimentell studie av plast avtrubbning under lång trötthet spricka förökning framfördes av Peralta15 använder jordbaserad DIC för kommersiella renhet Ni (99,6%). Resultaten visade att ansamling av plastisk deformation dominerades av skjuvning längs banden slip som extended före sprickan och lutades ned avseende spricka tillväxt riktning. Den observerade stam lokaliseringen på banden slip orsakas troligen av överbelastning, eftersom de låg stress intensity faktor värdena resulterar i en blandad karaktär av deformation (skjuvning och normala stam)14,15. En heterogen stam fältet distribution på sub korn har observerats för grova kornat aluminiumlegering16 och duplex stål17, där aktivering av störningen slip systemen var associerade med Schmids lag16 ,17.
En färsk studie utförd av Malitckii18 yttrar att avvikande SFC tillväxt beteende styrs av stam inhomogeneities relaterade till kristallkorn eller, i synnerhet av ansamling av skjuvning stam lokalisering zoner före sprickan. Med hög kvalitet mikroskala mönster och korn som är större än 100 µm aktiverat optisk mikroskopi DIC jordbaserad sub korn deformation mätningar för första gången. Men i Malitckii18, var den nya metoden tillämpad plast stam fältet jordbaserad över hundratusentals belastning cykler inte presenteras eller diskuteras i detalj. Syftet med denna uppsats är därför att införa detta nya experimentella tillvägagångssätt för att studera små trötthet spricka tillväxt beteende i polykristallina material i hög cykel regimen. Nyhet strategin består av jordbaserad full-fältstammar mätning med ett unikt mönster teknik, förutom spricka tillväxt takt mätning. Eftersom denna metod använder optisk bildsensorer gör det möjligt att fånga tusentals bildrutor under testet trötthet. Backscatter diffraktion (EBSD) används för Mikrostrukturens karakterisering och kombinerat med DIC mätningar att avslöja effekterna av korngränser på små trötthet spricka tillväxt utvecklingsstörning18. Metoden används för mätning av små trötthet spricka förökning i bcc 18% Cr ferritiskt rostfritt stål18 simulerar beteendet hos konstruktionsstål för stora strukturella program. I detta papper, vi förklara de viktigaste stegen i mätproceduren och ger en sammanfattande diskussion av det viktigaste resultatet.

<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

En roman mätmetoden används att avslöja fältet kumulativa deformation på sub korn nivå och att studera påverkan av mikrostrukturen på tillväxten av microstructurally små trötta ut sprickor. Föreslagna stam fält analys metod är baserad på användning av en unik smattrande teknik med en karakteristisk speckle storlek av ca 10 µm. Utvecklade metodiken används för att studera beteendet små trötthet spricka i kroppen centered cubic (bcc) Fe-Cr ferritiskt rostfritt stål med en relativt stor kornstorlek som möjliggör en hög spatial mätnoggrannheten på sub korn nivå. Denna metod tillåter mätning av små trötthet spricka tillväxt utvecklingsstörning händelser och tillhörande intermittent skjuvning stam lokalisering zoner före spricka spetsen. Dessutom kan detta vara korrelerade med korn orientering och storlek. Således kan utvecklade metoden ge en djupare grundläggande förståelse för beteendet små trötthet spricka tillväxt, krävs för utveckling av robusta teoretiska modeller för små trötthet spricka förökning i polykristallina material .

Använder den föreslagna metoden, kan vi analysera fältet sub korn deformation ansamlas under små trötthet spricka förökning under cyklisk belastning. Karakterisering utförs på sub korn nivå visar små funktioner av material beteende under trötthet laddar även inom ett enda korn. I synnerhet observerades bildandet av skjuvning stam lokalisering fält som visas i figur 4. Ett antal tester utfördes för att kontrollera de observerade fenomen.
Fältet deformation är enkelt kombineras med korn gränsen bilden för en omfattande karakterisering av funktionerna som är ansvariga för avvikande tillväxt beteendet hos de små trötta ut sprickor (se figur 5). Kumulativa analys av deformation fältet, mikrostruktur, spricka tillväxttakt och spricka path avslöja ett beroende mellan liten spricka hastighet tillväxthämning och ackumulering av skjuvning stam lokalisering zon18, som visas i videon.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig1.jpg"> Figur 1 : Schematisk vy av trötthet provexemplaret av studerade ferritiskt rostfritt stål (mått är i mm). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig2.jpg"> Figur 2 : SEM-bild av ytan av ferritiskt rostfritt stål förlagan i närheten av området skårade (en) och dess invers pol figur (IPF) karta med IPF nyckel i den infällda (b). Justeringen för fältet DIC stam och EBSD bild utfördes med hjälp av Vickers microindentations visas av streckad cirklar (a). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig3.jpg"> Figur 3. Optisk mikroskopi av sida preparatytan dekorerad med ett mönster.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig4.jpg"> Figur 4 . Intermittent ansamling av zonerna skjuvning stam lokalisering under små trötthet spricka tillväxt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig4large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig5.jpg"> Figur 5 . Två exempel (en och b) av den kombinerade syn på skjuvning stam fältet och mikrostrukturen i det studerade stålet testas i trötthet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig5large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59134/59134fig6.jpg"> Figur 6 . Skräddarsydda pneumatisk maskin för mönster dekoration av exemplar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59134/59134fig6large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</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

Microstructurally liten trötthet spricka tillväxt beteende undersöks med en roman metodologiska ansatsen att kombinera spricka hastighet mätning och stam-fältet Tillväxtanalys som avslöjar fältet kumulativa deformation på sub korn nivå.

Full-fältstammar mätningar för Microstructurally små trötthet spricka förökning med Digital bild korrelation metod

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 ...

Fullfältsstammätningar för mikro-strukturellt liten utmattningssprickspridning med digital bildkorrelationsmetod. Nya lätta lösningar krävs för att förbättra energieffektiviteten hos fordon som fartyg, viktreduktion av stora stålkonstruktioner, är möjligt med hjälp av avancerade stålmaterial. Det effektiva utnyttjandet kräver hög tillverkningskvalitet och robusta designmetoder, robusta designmetoder betyder strukturell analys under realistiska lastningsförhållanden, såsom under våginducerad lastning när det gäller ett kryssningsfartyg, strukturell hållfasthetsanalys av strukturer inkluderar svarsberäkningar för att definiera deformation och påfrestningar, den tillåtna avspänningsnivån definieras utifrån styrkan hos kritiska strukturella detaljer , När det gäller stora strukturer är det typiskt svetsade leder inom homogen mikro-struktur, en av de viktigaste design utmaningar är trötthet på grund av dess kumulativa och lokaliserade karaktär, till exempel vid svetsen hack, för hög tillverkning kvalitet den viktigaste frågan är liten utmattning spricka initiering och förökning, eftersom spricka som tillverkningsfel försummas.Denna forskning studerar liten utmattning spricka och introducerar en ny, experimentell metod, nyheten om tillvägagångssättet består av in-situ full fältsträngning mätning med hjälp av unika mönster teknik, i kombination med vev tillväxthastighet mätning samtidigt mikro-strukturella analysen avslöjar effekten av skjuvning stresskoncentrationer och korn gränser på små trötthet spricka utvecklingsstörning. Vi förklarar de viktigaste stegen i mätförfarandet och ger en sammanfattande diskussion om huvudfynden. Steg ett, preparering och glödgning, stålplåten är glödgat i kväve atmosfär vid en temperatur av 1200 grader celsius i en timme och släcks i vatten, glödgning förfarandet resulterar i en ökning av den genomsnittliga kornstorleken av det studerade stålet upp till 349 mikrometer, utan förlängningsbildning av kromkarbid partiklar, de skårade exemplar med tjocklek av en millimeter skärs från den glödgmatta platta av den studerade ferri stål med hjälp av elektriska urladdning med hjälp av elektriska bearbetningsämnen , visas ordningen i exemplaret här.Preparatytor är polerade, efterbehandling med intet punkt naught två mikrometer kolloidal silica vibratory polering som krävs för elektron tillbaka scatter diffraktion analys. Steg två, utmattning pre-sprickbildning, är exemplaret utsätts för uniaxial cyklisk lastning och utmattningsfrekvens 10 hertz, initiala sprickor med längd från en mikrometer till 20 mikrometer produceras vid skåran spets. Optisk övervakning av den initiala sprickbildningen efter 10, 000 cykler av cykellastningen, upprepa provningen av cykelinläsningen om initial spricka inte framställdes.Steg tre, mikro-strukturella karakterisering, vickers mikro-indrag märken används för att markera området av intresse, mikro-struktur av stålet studeras från sidoytan av exemplaret i närheten av skåran med hjälp av elektron backscatter diffraktion analys. Schmid faktor och korn gräns felorientering analys utförs visas här. Steg fyra, dekoration med ett mönster, rengör preparatytan med etanol, deponera tunt lager av bläck på glasytan, tryck ner silikonstämpeln med ett mönster på glaset för att flytta ett lager av bläck till stämpelns yta, vi använder ett specialtillverkat pneumatiskt verktyg för snabb och exakt drift med stämpeln, tryck ner silikonstämpeln täckt med bläcket på preparatytan , kontrollera speckle mönster kvalitet med hjälp av optisk mikroskopi, ett exempel på det spräckliga mönstret visas här.Steg fem, utmattningstestning med digital bildkorrelation, kör utmattningstestningen och synkroniseringen med bildinspelningssystemet, utmattningstestningen fortsätter medan spricklängden närmar sig ett kritiskt värde eller plastisk deformation börjar dominera. Steg 6, resultat analys, de erhållna bilderna analyseras med hjälp av en kommersiell programvara för att utföra beräkningen av spricktillväxthastighet och digital bildkorrelationsanalys, analys av den skjuvningsstam deformation utförs för det studerade området, kumulativ analys av de erhållna resultaten, användning av vickers mikro-indrag märken för korrekt inriktning av skjuvning stam deformation fältet med elektron ryggstänk diffraktion kartläggning data , korngränser, kornorienteringskarta. Representativa resultat, skjuvning stam fält ackumulering vid sub-grain storlek under kort utmattning spricka förökning, kombinera vy av skjuvning stam fält ackumulering och mikro-struktur av det studerade stålet, kombination av sprickan tillväxttakten och skjuvning stam ackumulering analys ger en möjlig mekanism av den lilla utmattning spricka tillväxt, liten utmattning spricka förökningar med början av den inledande spricka som produceras genom pre-cracking förfarande , skjuvning stam zon lokaliserar före spricka spets och storlek på skjuvning stam zonen växer medan sprickan propagerar mot lokaliseringen, när spricka närmar sig zonen stam lokalisering, sprickan tillväxttakten minskar avsevärt på grund av förändring av den spricka förökningssätt, sprickan tillväxttakten ökar kontinuerligt efter sprickan korsar centrum av stammen lokalisering zon , börjar spricktillväxthastigheten minska igen så snart nästa stamlokaliseringszon har bildats före sprickspetsen.Slutsats, ny forskning ger djupare förståelse för små trötthet spricka tillväxt beteende, kombination av spricka tillväxthastighet mätning och stam-fält analys på sub-grain nivå bidrar till att avslöja mekanismen som ansvarar för avvikande tillväxt av de små trötthet sprickor, denna djupare förståelse av små trötthet spricka tillväxt beteende gör det möjligt att utveckla nya metoder teoretiska och därmed möjliggöra utformningen av mer lättare och energieffektiva strukturer i framtiden.

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

Samtidig Kvantitativ Konduktivitet och mekaniska egenskaper Mätningar av organiska solceller material med 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

Mätning Material Mikro Under Flow Använda 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

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

Real-Time DC-dynamiska Polarisering Metod för Växlingstid Förbättring Svårt underdämpat Frans-fält Elektro MEMS ställdon

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

Mikro / Nano-skala Distansmätning från provtagning Moiré Fringes

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

Ultraljud trötthet testning i spänning-komprimering läge

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

Uncoupling Coriolis kraft och roterande flytkraft effekter på Full-fältet värme överföra egenskaperna för en roterande kanal

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

Carrier livstid mätningar i halvledare via metoden mikrovågsugn Photoconductivity förfall

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

Mellanliggande stam takt materialkarakterisering med Digital bild korrelation

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

Sprickövervakning i resonans utmattningsprovning av svetsade preparat med digital bild korrelation

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

Kalibrering av Vector Network Analyzer för mätningar i radiofrekvensutbredningskanaler

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