0013-7944/90 S3.00 + 0.00 c 1990 Pe

0013-7944/90 S3.00 + 0.00 c 1990 Per gamon Press plc.
Engineering Fracture Mechantes Vol. 36, No. 1, pp. 77-92, 1990 Printed in Great Britain.
THE EFFECT OF R - RATIO ON NEAR THRESHOLD
FATIGUE CRACK GROWTH IN A METALLIC
GLASS AND A STAINLESS STEEL
A. T. ALPAS, L. EDWARDS and C. N. REID
Department of Materials, The Open University, Milton Keynes, MK7 6AA, U. K.
Abstract - Fatigue crack growth tests have been performed on very thin amorphous Ni78 Si10 B12 and Type 316 stainless steel samples at low ΔK levels and different R-ratios. Crack tip displacements of the metallic glass alloy were determined using a direct replication technique. In this alloy near threshold growth rates deviated from the Paris - Erdogan Law and cracks continued to grow at remarkably low ΔK values, i.e. down to a threshold value of ΔKTH = 0.5 MPa m for R =0.1. In this regime an anomalous R-ratio effect occurred with ΔKTH increasing to l .0 MPa m when R was raised to 0.5. The same increase in R - ratio caused a decrease in crack growth rate at all ΔK values below 5 MPa m. This decrease in growth rate was accompanied by a decrease in the size of shear facets that characterize the fracture surfaces. Contrary to the metallic glass, in thin stainless steel specimens ΔK decreased and crack growth rates increased with increasing R- ratio. The effects was similar to that reported from work on conventional thick specimens for which crack closure was held to be responsible. Crack closure was detected at low R-values in the metallic glass but since crack growth rates were found to be slower at high R - ratios, closure arguments could be used to account for this effect. The crack tip measurements showed that the decrease in crack growth rates with increasing R-ratio was due to an decrease in the local crack tip compliance as measured by ΔCTOD. It is postulated that this decrease in compliance is due to buckling of the specimen.
INTRODUCTION
MEAN STRESS, usually expressed in terms of load ratio or R-ratio (Kmin /Kmax ), is known to be one of the most important mechanical factors influencing fatigue crack growth. The effect of R-ratio on fatigue crack growth has been extensively studied [l-4], and it has generally been found that at a given value of alternating stress intensity factor ΔK, crack growth rates increase with R-ratio (for positive R-ratios). The A-ratio effects become prominent especially (i) at high crack growth rates where ΔK values approach KIC, and (ii) at low growth rates near the stress intensity threshold, (ΔKTH). The value of ΔKTH itself decreases as R increases [5,6]. The increase in crack growth rates with R-ratio at given high ΔK levels is considered to be due to the occurrence of static fracture modes such as intergranular and transgranular cleavage [7,8]. The effect of R-ratio on near threshold growth rates has usually been discussed in terms of crack closure [3,4,9,10]. Early observations based on compliance measurements revealed that closure may arise from compressive residual stresses due to the restraint of plastic strain by surrounding elastic material in the wake of an advancing crack [l 1, 12, 13]. This plasticity induced crack closure occurs mainly in thin plates subjected to intermediate values of ΔK and crack growth rate [14]. Recently other closure mechanisms resulting from the contact of asperities on uneven crack surfaces [15,16] or the formation of oxide deposits [17] inside cracks have been found to be important at near threshold growth rates. However, the studies to date have been confined to commercial crystalline alloys such as steels, aluminium alloys, nickel-base and titanium-base alloys [18, 19].

Kết quả (Việt) 1:

0013-7944/90 S3.00 0.00 c 1990 mỗi gamon báo chí plc.
kỹ thuật gãy xương Mechantes Vol. 36, số 1, trang 77-92, 1990 in trong Anh.
THE hiệu ứng OF R - tỷ lệ ON gần ngưỡng
mệt mỏi CRACK phát triển IN A kim loại
thủy tinh và A không GỈ thép
A. T. ALPAS, L. EDWARDS và C. N. REID
vùng tài liệu, The đại học mở, Milton Keynes, MK7 6AAU. K.
Tóm tắt - mệt mỏi crack phát triển thử nghiệm đã được thực hiện trên rất mỏng vô định hình Ni78 Si10 B12 và loại 316 thép không gỉ mẫu ở các cấp độ thấp ΔK và R-tỷ lệ khác nhau. Crack Mẹo displacements hợp kim kim loại thủy tinh đã được xác định bằng cách sử dụng một kỹ thuật trực tiếp nhân rộng. Trong hợp kim này gần ngưỡng tăng trưởng tỷ giá deviated từ Paris - Erdogan luật và vết nứt tiếp tục gia tăng tại đáng kể thấp ΔK giá trị, tức là xuống đến một giá trị ngưỡng của ΔKTH = 0.5 MPa m r = 0,1. Trong chế độ này tác dụng R-tỷ lệ bất thường xảy ra với ΔKTH gia tăng l.0 MPa m khi R lên 0,5. Sự gia tăng cùng một R - tỷ lệ gây ra giảm tốc độ tăng trưởng vết nứt ở tất cả ΔK giá trị dưới 5 MPa mét. Này giảm tốc độ tăng trưởng đã được kèm theo một sự giảm xuống trong kích thước của cắt các khía cạnh đặc trưng bề mặt gãy xương. Trái ngược với thủy tinh kim loại, bằng thép không gỉ mỏng mẫu vật ΔK giảm và crack tốc độ tăng trưởng tăng lên với sự gia tăng tỷ lệ R. Những tác động là tương tự như báo cáo từ công việc trên mẫu vật dày thông thường cho crack mà đóng cửa đã được tổ chức chịu trách nhiệm. Crack đóng cửa đã được phát hiện tại R-giá trị thấp trong thủy tinh kim loại nhưng kể từ khi tốc độ tăng trưởng crack được tìm thấy là chậm hơn lúc cao R - tỷ lệ, đóng cửa đối số có thể được sử dụng để giải thích cho hiệu ứng này. Đo đạc Mẹo crack cho thấy rằng việc giảm tốc độ tăng trưởng crack với sự gia tăng tỷ lệ R là do một sự giảm xuống trong việc tuân thủ Mẹo crack địa phương được đo bằng ΔCTOD. Nó giả thuyết này giảm tuân thủ là do sự oằn của mẫu vật.
giới thiệu
căng thẳng có nghĩa là, thường được thể hiện trong điều khoản của tỷ lệ tải hoặc R-tỷ lệ (Kmin /Kmax), được biết đến là một trong những yếu tố cơ học quan trọng nhất ảnh hưởng đến mệt mỏi crack tăng trưởng. Hiệu quả của R-tỷ lệ ngày mệt mỏi crack tăng trưởng đã là nghiên cứu rộng rãi [l-4], và nó đã nói chung được tìm thấy rằng có giá trị nhất định xen kẽ căng thẳng cường độ yếu tố ΔK, crack tăng trưởng tỷ giá tăng với tỷ lệ R (cho tích cực R-tỷ lệ). A-tỷ lệ ảnh hưởng trở nên nổi bật đặc biệt là (i) ở tốc độ tăng trưởng cao crack nơi ΔK giá trị tiếp cận KIC, và (ii) ở tốc độ tăng trưởng thấp gần ngưỡng cường độ căng thẳng, (ΔKTH). Giá trị của ΔKTH chính nó giảm khi R tăng [5,6]. Sự gia tăng tốc độ tăng trưởng crack với R-tỷ lệ tại cho ΔK cao cấp được coi là do sự xuất hiện của tĩnh gãy xương chế độ chẳng hạn như intergranular và transgranular cleavage [7,8]. Tác dụng của R-tỷ lệ trên gần ngưỡng tốc độ tăng trưởng thường đã được thảo luận về crack đóng cửa [3,4,9,10]. Quan sát đầu tiên dựa trên các đo đạc tuân thủ tiết lộ rằng đóng cửa có thể phát sinh từ nén dư căng thẳng do hạn chế của nhựa căng thẳng bởi xung quanh các vật liệu đàn hồi trong sự trỗi dậy của một crack tiến [l 1, 12, 13]. Đóng cửa crack dẻo gây ra này xảy ra chủ yếu ở mỏng tấm chịu với các giá trị trung gian của tỷ lệ tăng trưởng ΔK và crack [14]. Mới đóng cửa các cơ chế khác là hệ quả từ số liên lạc của asperities trên không đồng đều crack bề mặt [15,16] hoặc sự hình thành của ôxít tiền gửi bên trong [17] vết nứt đã được tìm thấy là quan trọng ở gần ngưỡng tốc độ tăng trưởng. Tuy nhiên, các nghiên cứu đến nay đã được hạn chế để thương mại các hợp kim tinh thể chẳng hạn như thép, hợp kim nhôm, hợp kim Niken-cơ sở và Titan-cơ sở [18, 19].

Kết quả (Việt) 2:

0013-7944 / 90 S3.00 + 0,00 c 1990 mỗi gamon Nhấn plc.
Kỹ thuật gãy Mechantes Vol. 36, số 1, trang 77-92, 1990 in trong Vương quốc Anh..
TÁC ĐỘNG CỦA R - TỶ LỆ VỀ THRESHOLD NEAR
MỆT MỎI CRACK TĂNG TRƯỞNG TRONG kim
KÍNH VÀ INOX
A. T. ALPAS, L. EDWARDS và CN Reid
Vụ Vật liệu, Đại học Mở, Milton Keynes, mk7 6AA, Anh
Tóm tắt - kiểm tra sự phát triển vết nứt mệt mỏi đã được thực hiện trên rất mỏng vô định hình Ni78 Si10 B12 và loại 316 mẫu thép không gỉ tại ΔK thấp cấp và R-tỷ lệ khác nhau. Crack chuyển vị đỉnh của hợp kim thủy tinh kim loại được xác định bằng cách sử dụng một kỹ thuật nhân bản trực tiếp. Trong hợp kim này gần tốc độ tăng trưởng ngưỡng lệch từ Paris - Luật Erdogan và các vết nứt tiếp tục phát triển với giá trị ΔK khá thấp, tức là xuống đến một giá trị ngưỡng ΔKTH = 0,5 MPa m cho R = 0,1. Trong chế độ này ảnh hưởng R-tỷ lệ bất thường xảy ra với ΔKTH tăng lên l 0,0 MPa m khi R đã được nâng lên 0.5. Sự gia tăng tương tự trong R - tỷ lệ gây ra sự suy giảm tốc độ tăng trưởng ở tất cả các giá trị nứt ΔK dưới 5 MPa m. Giảm tốc độ tăng trưởng này được đi kèm với sự sụt giảm về kích thước của mặt cắt đặc trưng cho bề mặt gãy xương. Trái với thủy tinh kim loại, trong các mẫu thép không gỉ mỏng ΔK giảm và crack tốc độ tăng trưởng tăng lên với tỷ lệ tăng R-. Các hiệu ứng tương tự như báo cáo từ công việc trên các mẫu dày thông thường mà vết nứt đóng cửa đã được tổ chức để chịu trách nhiệm. Crack đóng cửa đã được phát hiện tại R-giá trị thấp trong thủy tinh kim loại nhưng vì tốc độ tăng trưởng vết nứt được tìm thấy là chậm hơn ở mức cao R - hệ số, đối số đóng cửa có thể được sử dụng để giải thích cho hiệu ứng này. Các phép đo vết nứt đầu cho thấy sự sụt giảm tốc độ tăng trưởng nứt với sự gia tăng tỷ lệ R-là do sự sụt giảm trong việc tuân thủ vết nứt đầu địa phương được đo bằng ΔCTOD. Nó được mặc nhiên công nhận rằng sự sụt giảm này phù là do mất ổn định của mẫu vật.
GIỚI THIỆU
CÓ NGHĨA LÀ stress, thường được biểu diễn về tỉ lệ tải hoặc R-tỷ lệ (Kmin / Kmax), được biết đến là một trong những yếu tố cơ học quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự mệt mỏi nứt tăng trưởng. Ảnh hưởng của R-tỷ lệ tăng trưởng mệt mỏi vết nứt đã được nghiên cứu rộng rãi [l-4], và nó đã thường được tìm thấy rằng tại một giá trị nhất định của yếu tố cường độ căng thẳng xen kẽ ΔK, crack tốc độ tăng trưởng tăng với tỷ lệ R-(tích cực cho R -ratios). Các tác dụng A-tỷ lệ trở nên nổi bật nhất là (i) tại tốc độ tăng trưởng cao, nơi giá trị nứt ΔK tiếp cận KIC, và (ii) tại tốc độ tăng trưởng thấp gần ngưỡng cường độ căng thẳng, (ΔKTH). Giá trị của bản thân ΔKTH giảm khi R tăng [5,6]. Sự gia tăng tốc độ tăng trưởng nứt với R-tỷ lệ ở mức độ nhất định ΔK cao được coi là do sự xuất hiện của chế độ gãy xương tĩnh như giữa các hạt và tách transgranular [7,8]. Ảnh hưởng của R-tỷ lệ về tốc độ tăng trưởng gần ngưỡng đã thường được thảo luận về vết nứt đóng cửa [3,4,9,10]. Quan sát ban đầu dựa trên các phép đo tuân thủ tiết lộ rằng việc đóng cửa có thể phát sinh từ suất dư nén do sự hạn chế biến dạng dẻo của vật liệu đàn hồi xung quanh trong sự trỗi dậy của một vết nứt tiến [l 1, 12, 13]. Dẻo gây ra vết nứt đóng cửa này xảy ra chủ yếu ở dạng phiến mỏng chịu giá trị trung gian của ΔK và tốc độ tăng trưởng nứt [14]. Gần đây các cơ chế đóng cửa khác do sự tiếp xúc của asperities trên các bề mặt không đồng đều nứt [15,16] hoặc sự hình thành cặn oxit [17] bên trong các vết nứt đã được tìm thấy là quan trọng tốc độ tăng trưởng gần ngưỡng. Tuy nhiên, các nghiên cứu cho đến nay đã được giới hạn trong hợp kim tinh thương mại như thép, hợp kim nhôm, nickel-cơ sở và các hợp kim titan-cơ sở [18, 19].