In-Situ Characterisation of Fatigue Crack Growth by a Combination of Advanced Techniques
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2623210Utgivelsesdato
2019Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Denne oppgaven utforsker sprekkvekstutmatting ved samtidig bruk av flere avansertemetoder; infrarød termografi, akustisk emisjon, og høyhastighetsavbildning kombinert meddigital bildekorrelasjon. Alle metodene ble brukt sammen i sprekkvekstutmattingstester,for å analysere sprekkvekstforløpet. Dette skapte utfordringer som måtte løses før verdifulleresultater kunne oppnås. Blant utfordringene kan nevnes; det eksperimentelle oppsettetmed alle enheter (i), synkronisering av hele oppsettet (ii), og ikke minst valg av riktigtestmateriale og lastforhold (iii).Eksperimentet førte til interessante funn fra hver av de brukte metodene. Dette tillot ikkebare analyse av data individuelt, men også sammenligning av data anskaffet ved hjelp avde ulike teknikkene. Dette inkluderte blant annet:• Sprekkvekstdata anskaffet ved hjelp av begge kameraene.• Målinger av spenningsfeltet, samt størrelse på plastisk sone målt med infrarødt kameraog høyhastighetskamera med tillegsanalyse i form av digital bildekorrelasjon.• Målinger av sprekklukking, samt effektiv spenningsintensitetsfaktor målt med infrarødtkamera og høyhastighetskamera med tillegsanalyse i form av digital bildekorrelasjon.• Energianalyse basert på infrarød og akustisk data.I tillegg gav testene en innsikt i hva som foregår i steg III av sprekkvekstforløpet, samtannen nyttig informasjon. Enkelte data fra de ulike teknikkene hadde god overenstemmelse,eksempelvis målinger av sprekklukking, mens andre, som målinger av størrelse på plastisksone hadde noe større numeriske avvik.Utgangspunktet for eksperimentet ble oppfylt: å øke forståelsen av mekanismene som liggerbak sprekkvekstutmatting. This work describes fatigue crack growth investigation by several advanced techniques appliedconcurrently; the infrared thermography, acoustic emission, and rapid video imagingcombined with digital image correlation. All these methods have been used simultaneouslyin a Fatigue Crack Growth (FCG) test to analyse the crack growth. This posed challengeswhich had to be overcome before valuable results could be produced. These challengesincluded (i) the experimental setup of all the equipment, (ii) synchronising all devices inthe setup, and (iii) choosing the right material and load conditions being the first.The experiment obtained new and interesting results from each technique. This not onlyallowed us to analyse the data individually, but also to compare data obtained by thedifferent techniques. Some of the data acquired from the experiments were:• Crack growth data acquired by both cameras.• Stress field, and plastic zone size measurements by infrared thermography and highspeedphotography aided by digital image correlation.• Crack closure and effective stress intensity based both on infrared thermography andhigh-speed photography aided by digital image correlation.• Energy analysis based on infrared and acoustic emission data.Additionally the tests gave insight into the processes underlying the stage III of the crackgrowth, and other useful information. Some of the data comparison between differenttechniques did show very good agreement, like the crack closure measurements, whereassome other showed slightly different results, e.g. the measurements of the plastic zonesize.The general idea of the experiment was fulfilled, which was to gain better understandingof the mechanisms behind fatigue crack growth.