Crack propagation under combined thermal cycling and mechanical loading (CTC - ML)

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Crack propagation under combined thermal cycling and mechanical loading (CTC - ML)"

Britt Larsen
5 år siden
Visninger:

1 Crack propagation under combined thermal cycling and mechanical loading (CTC - ML) Thomas Hansson, Johan Lansinger and Olle Clevfors Volvo Aero Corporation/ Chalmers , Slide 1

2 Agenda Bakgrund Syfte Teori Resultat Slutsatser , Slide 2

3 Bakgrund Sprickpropageringshastighet kvarvarande livslängd Vid isotermisk provning används normalt 3-4 provstavar för att generera sprickpropageringsdata för en temperatur kostsamt Metodeffektivisering , Slide 3

4 Syfte Undersöka om det är möjligt att ta fram sprickpropageringsdata för ett helt temperaturområde genom att långsamt och kontrollerat variera temperaturen med en frekvens betydligt långsammare än lastfrekvensen. Avgränsningar: Endast Paris området studeras Tillämpbarheten av CTC-ML metoden utvärderas för Inconel 718. Individuella bedömningar av testplan eller användning av metoden får göras för varje material , Slide 4

25000 Testprocedur 20000 15000 Force, N 10000 5000 0 0 20 40 Cycles60 80 100

5 25000 Testprocedur Force, N Cycles Temperature Cycles , Slide 5

6 Paris-lag Log da/dn Unstable propagation No propagation (threshold) Paris Law propagation Log K da dn = C ( K ) m a K= σ πaf( W ) , Slide 6

7 Framtagning av da/dn 1e-5 1e-6 da dn a = ( ai+ 1 ai ) ( N N ) i+ 1 i da/dn (m/cycle) 1e-7 1e-8 1e-9 1e-10 1e Delta K (MPa*m 0.5 ) K i = σ a π + a i+ 1 i M , Slide 7

8 Resultat Prov Crack length, a (mm) Temperature C 200 1e Test 1: a versus cycles 0 Test 1: T versus cycles Test 1: da/dn Test 1: T 500 Cycles da/dn (mm/cycle) 1e-4 1e Temperature C 200 1e K (MPa m) , Slide 8

9 3 Resultat - Prov 1 och Crack length, a (mm) Temperature C 1e-3 Test 1: da/dn Test 1: T Test 2: da/dn Test 2: T Cycles Test 1: a versus cycles Test 1: T versus cycles Test 2: a versus cycles Test 2: T versus cycles da/dn (mm/cycle) 1e-4 1e Temperature C 200 1e K (MPa m) , Slide 9

10 1e-3 Hur ta ut da/dn? da/dn (mm/cycle) 1e-4 Temperature C da/dn T 1e K (MPa m) , Slide 10

11 Resultat - uttagning av T da/dn (mm/cycle) 1e-3 1e-4 1e-5 1e K (MPa m) Extracted data 190<T<210 Extracted data 210<T<230 Extracted data 230<T<250 Extracted data 250<T<270 Extracted data 270<T<290 Extracted data 290<T<310 Extracted data 310<T<330 Extracted data 330<T<350 Extracted data 350<T<370 Extracted data 370<T<390 Extracted data 390<T<410 Extracted data 410<T<430 Extracted data 430<T<450 Extracted data 450<T<570 Extracted data 470<T<490 Extracted data 490<T<510 Extracted data 510<T<530 Extracted data 530<T<550 Extracted data 540<T<560 Regressions , Slide 11

12 C Resultat - C och m sfa temperatur 1e-7 1e-8 C versus temperature da dn = C(T ) K m( T ) 1e-9 5 m versus temperature 4 1e Temperature C m Temperature C , Slide 12

13 Resultat - isotermiskt prov 300 C, 1 Hz 1e-2 Isothermal, T=300 C, 1 Hz CTC-ML, 290<T<310, 1 Hz 1e-3 da/dn (mm/cycle) 1e-4 1e-5 1e K (MPa m) , Slide 13

14 Resultat - isotermiskt prov 300 C, 1 Hz 1e-2 da/dn (mm/cycle) 1e-3 1e-4 Isothermal T=300 C, 1 Hz; da/dn= ( K) 4.30 Isothermal multiplied with a factor of 1.18 Isothermal multiplied with a factor of 0.82 CTC-ML, 290<T<310, 1 Hz; da/dn= ( K) 3.7 1e-5 1e K (MPa m) , Slide 14

15 Cyklisk plastisk zon Plastic zone, r pc = (1/(12*3,14))*(K max /σ 0.2 ) 2 18 Temperature 600 Cyclic plastic zone: Monotonic plastic zone: Crack Plastic zone (µm) Temperature Cycles , Slide 15

16 da/dn vs dr pc /dn 0,200 da/dn dr pc /dn da/dn, dr pc /dn (µm/cycle) 0,100 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0,000-0, Cycles , Slide 16

17 Slutsatser Med två CTC-ML prover kunde Paris lag tas fram för godtycklig temperatur i hela temperaturområdet. Bra prediktering av isoterm data för 300 C. Potentialen för effektivisering är mycket stor. Risk man tar då isoterma data interpoleras mellan temperaturer elimineras Metoden behöver prövas på andra material och man är relativt begränsad vad gäller frekvenser i både last och temperatur , Slide 17

Like dokumenter

Skadevurdering av utmattingssprekker i skipsskrog. Lars G. Bjørheim

Skadevurdering av utmattingssprekker i skipsskrog Lars G. Bjørheim 2 Innledning Utmattingssprekker er et velkjent fenomen innen redernæringen Midler og metoder for bestemmelse avutmattingskapasitet er