Dislocation structure of fatigue crack tip Zheng, Y.S., Wang, Z.G. and Ai, S.H. Acta. Metall. Sin. (China) (1995) 31 (3), A105–A114 (in Chinese)

1996 ◽  
Vol 18 (5) ◽  
pp. 345
2020 ◽  
Vol 92 (9) ◽  
pp. 1521-1536
Author(s):  
Clive Bucknall ◽  
Volker Altstädt ◽  
Dietmar Auhl ◽  
Paul Buckley ◽  
Dirk Dijkstra ◽  
...  

AbstractFatigue tests were carried out on compression mouldings supplied by a leading polymer manufacturer. They were made from three batches of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) with weight-average relative molar masses, ${\overline{M}}_{\mathrm{W}}$, of about 0.6 × 106, 5 × 106 and 9 × 106. In 10 mm thick compact tension specimens, crack propagation was so erratic that it was impossible to follow standard procedure, where crack-tip stress intensity amplitude, ΔK, is raised incrementally, and the resulting crack propagation rate, da/dN, increases, following the Paris equation, where a is crack length and N is number of cycles. Instead, most of the tests were conducted at fixed high values of ΔK. Typically, da/dN then started at a high level, but decreased irregularly during the test. Micrographs of fracture surfaces showed that crack propagation was sporadic in these specimens. In one test, at ΔK = 2.3 MPa m0.5, there were crack-arrest marks at intervals Δa of about 2 μm, while the number of cycles between individual growth steps increased from 1 to more than 1000 and the fracture surface showed increasing evidence of plastic deformation. It is concluded that sporadic crack propagation was caused by energy-dissipating crazing, which was initiated close to the crack tip under plane strain conditions in mouldings that were not fully consolidated. By contrast, fatigue crack propagation in 4 mm thick specimens followed the Paris equation approximately. The results from all four reports on this project are reviewed, and the possibility of using fatigue testing as a quality assurance procedure for melt-processed UHMWPE is discussed.


Metals ◽  
2021 ◽  
Vol 11 (8) ◽  
pp. 1183
Author(s):  
Edmundo R. Sérgio ◽  
Fernando V. Antunes ◽  
Diogo M. Neto ◽  
Micael F. Borges

The fatigue crack growth (FCG) process is usually accessed through the stress intensity factor range, ΔK, which has some limitations. The cumulative plastic strain at the crack tip has provided results in good agreement with the experimental observations. Also, it allows understanding the crack tip phenomena leading to FCG. Plastic deformation inevitably leads to micro-porosity occurrence and damage accumulation, which can be evaluated with a damage model, such as Gurson–Tvergaard–Needleman (GTN). This study aims to access the influence of the GTN parameters, related to growth and nucleation of micro-voids, on the predicted crack growth rate. The results show the connection between the porosity values and the crack closure level. Although the effect of the porosity on the plastic strain, the predicted effect of the initial porosity on the predicted crack growth rate is small. The sensitivity analysis identified the nucleation amplitude and Tvergaard’s loss of strength parameter as the main factors, whose variation leads to larger changes in the crack growth rate.


2014 ◽  
Vol 891-892 ◽  
pp. 1675-1680
Author(s):  
Seok Jae Chu ◽  
Cong Hao Liu

Finite element simulation of stable fatigue crack growth using critical crack tip opening displacement (CTOD) was done. In the preliminary finite element simulation without crack growth, the critical CTOD was determined by monitoring the ratio between the displacement increments at the nodes above the crack tip and behind the crack tip in the neighborhood of the crack tip. The critical CTOD was determined as the vertical displacement at the node on the crack surface just behind the crack tip at the maximum ratio. In the main finite element simulation with crack growth, the crack growth rate with respect to the effective stress intensity factor range considering crack closure yielded more consistent result. The exponents m in the Paris law were determined.


Author(s):  
Yuji Ozawa ◽  
Tatsuya Ishikawa ◽  
Yoichi Takeda

In order to clarify the mechanism of fatigue crack growth in alloy 625, which is a candidate material for use in advanced ultra supercritical power plants, the crack tip damage zone formation after a crack growth test conducted in high temperature steam was investigated. It was observed that the oxide thickness at the crack tip tended to increase with decreasing cyclic loading frequency. The crack path was a mix of transgranular and intergranular fractures. According to the grain reference orientation deviation (GROD) maps, it was revealed that the density of geometrically necessary dislocations (GNDs) in the matrix along the crack path and ahead of crack tip increased with an increase in the fatigue crack growth rate (FCGR) due to environmental effects. It was observed that (1) mobile dislocations at the crack surface were blocked due to the thick oxide layer, resulting in an increase in the density of GNDs, and (2) an increase in the density of GNDs might induce stress concentration at the crack tip, deformation twinning, and the acceleration of FCGRs.


2018 ◽  
Author(s):  
Εμμανουήλ-Μάριος Καζασίδης

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί στη μελέτη συγκολλήσεων ελασμάτων χάλυβα τύπου ΑΗ-40 FCA (Fatigue Crack Arrester), πάχους 13 mm, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο τόξου κοίλου ηλεκτροδίου με πυρήνα μεταλλικής σκόνης (Μetal Cored Arc Welding technique-MCAW). Η συγκεκριμένη μέθοδος συγκόλλησης επιλέχθηκε επειδή συνίσταται σε αυτοματοποιημένες διαδικασίες συγκόλλησης και ιδιαίτερα με πολλαπλά περάσματα καθώς δεν απαιτεί ενδιάμεσο καθαρισμό σκωρίας (σε αντίθεση με την FCAW). Κατά συνέπεια, οι συγκολλήσεις πραγματοποιήθηκαν με χρήση ρομποτικού μηχανισμού προκειμένου να εξασφαλιστεί η επαναληψιμότητα και η ακρίβεια των πειραματικών δοκιμών.Η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη μελέτη των συγκολλήσεων του χάλυβα AH-40 FCA περιλαμβάνει την εκτέλεση προπαρασκευαστικών-διερευνητικών πειραμάτων, τη διαδικασία βελτιστοποίησης ως προς τη μικροδομή και των ιδιοτήτων ένταντι εφελκυστικής φόρτισης, τη μελέτη της δυσθραυστότητας καθώς και την κατασκευή αναλυτικού μοντέλου. Πιο συγκεκριμένα: Aρχικά καθορίστηκε το εύρος των συνθηκών συγκόλλησης. Η σχετική μελέτη πραγματοποιήθηκε μέσω της διεξαγωγής μεμονωμένων στρώσεων μετάλλου στην επιφάνεια των χαλύβδινων ελασμάτων. Τα πειραματικά αποτελέσματα σε συνδυασμό με τη βιβλιογραφική ανασκόπηση, καθόρισαν το εύρος των εντέλει χρησιμοποιηθησών ρυθμών εισαγωγής θερμότητας (0.5-2.5 kJ/mm με βήμα 0.5 kJ/mm). Στη συνέχεια, η βελτιστοποίηση της συγκόλλησης πραγματοποιήθηκε βάσει των αποτελεσμάτων του μικροδομικού χαρακτηρισμού και των δοκιμών εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης. Σε αυτό το στάδιο τα παρακάτω κριτήρια καθορίστηκαν ως κρίσιμα για την επίτευξη της βέλτιστης συγκολλητής δομής:- Έκταση θερμικά επηρεασμένης ζώνης (η ελαχιστοποίηση του πλάτους της είναι επιθυμητή). Χρήση στερεοσκοπίου.- Ομοιογένεια των μικροδομικών συστατικών μεταξύ της θερμικά επηρεασμένης ζώνης, της ζώνης τήξης και του μετάλλου βάσης (η μέγιστη ομοιογένεια είναι επιθυμητή). Χρήση οπτικής μικροσκοπίας, ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης.- Κατανομή μικροσκληρομετρήσεων (ομαλή κατανομή είναι επιθυμητή, πλησιέστερη στη τιμή αναφοράς, δηλαδή στη μικροσκληρότητα του μετάλλου βάσης). Χρήση της μεθόδου Vickers.- Όριο διαρροής της συγκόλλησης (επιθυμητή η μεγιστοποίηση του ορίου διαρροής). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης- Αντοχή σε εφελκυσμό (επιθυμητή η μεγιστοποίηση της αντοχής). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης.-Επιμήκυνση θραύσης ως δείκτης της ολκιμότητας (επιθυμητή η μεγιστοποίησης της επιμήκυνσης). Δοκιμή εφελκυσμού εγκαρσίως της διεύθυνσης συγκόλλησης. Έπειτα, η μελέτη επικεντρώθηκε στη διερεύνηση της βέλτιστης συγκόλλησης και πιο συγκεκριμένα στην περιοχή που παρουσιάζει τη μέγιστη υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων. Σε αυτήν πραγματοποιήθηκαν δοκιμές με χρήση προρωγματωμένων δοκιμίων για τη μέτρηση της δυσθραυστότητας με τις μεθόδους Charpy V-notch και CTOD (Crack tip opening displacement).Παράλληλα με την πειραματική διαδικασία πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη ενός αιτιοκρατικού αναλυτικού μοντέλου το οποίο χρησιμοποιεί ρητές-μαθηματικές εξισώσεις με διττό στόχο: την πρόβλεψη του εμβαδού της περιοχής ενίσχυσης ενός κορδονιού ευθείας ραφής, καθώς και του απαιτούμενου αριθμού κορδονιών σε μία συγκόλληση με πολλαπλά περάσματα. Η αξιοπιστία των προβλεπόμενων αποτελεσμάτων και η επαναληψιμότητα του μοντέλου επιβεβαιώθηκαν πειραματικά.


2010 ◽  
Vol 97-101 ◽  
pp. 2748-2751
Author(s):  
Xin Song ◽  
Jing Zhong Xiang ◽  
Jia Zhen Zhang

Fatigue crack propagation of aluminium alloy 7049-OA has been studied by non-linear finite element business-oriented software ABAQUS, and elastic-plastic finite element models of static fatigue crack and dynamic fatigue crack of center crack panel (CCP) specimens are also built. Based on the finite element computation results, the differences of stress and crack opening displacement around crack tip of static crack model have been compared with those of dynamic crack model. The compared results showed that the finite element computation results of dynamic crack model can be replaced by the results calculated by the static crack model. Fatigue crack tip parameters of aluminium alloy CCP specimens can be calculated by elastic-plastic finite element model of static crack. This is an effective method to cut down the computation expense and promote the computational efficiency.


1993 ◽  
Vol 165 (2) ◽  
pp. 125-131 ◽  
Author(s):  
N.M. Grinberg ◽  
A.R. Smirnov ◽  
V.A. Moskalenko ◽  
E.N. Aleksenko ◽  
L.F. Yakovenko ◽  
...  

1997 ◽  
pp. 353-361 ◽  
Author(s):  
J. D. Almer ◽  
J. B. Cohen ◽  
W. D. Kirk ◽  
R. A. Winholtz
Keyword(s):  

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document