Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Monitoring of crack growth and crack mouth opening displacement in compact tension specimens at high temperatures: Development and implementation of the Direct Current Potential Drop (DCPD) method
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Övervakning av spricktillväxt samt spricköppning av kompakta spänningsprover vid höga temperaturer (English)
Abstract [en]

The mechanical engineering department at the University of Idaho is conducting a project with the purpose of developing a complete system for investigating creep-, creep-fatigue- and fatigue properties of metallic materials at elevated temperatures up to 650 ˚C with Compact Tension (CT) specimens. Considerable efforts have been made to study and understand these phenomena, although numerous problems still exist. It is important to explore more extensively the complicated phenomena of creep, fatigue and of creep-fatigue interactions.

The Direct Current Potential Drop (DCPD) method is a common method used to investigate, for example, the initiation of cracks, crack growth rates and to monitor crack growth. The technique utilizes the fact that the electrical resistance of a CT specimen changes with crack growth. By applying a constant current over the specimen and measuring the resulting voltage over the crack, the crack length can be related to the voltage, and the difference in crack length with difference in voltage.

Standards from the American Society for Testing of Materials (ASTM) were used as guidance when designing the DCPD system and CT specimen. The development and implementation processes were divided into an analytical and an experimental stage. The final product consisted of a high temperature extensometer, to measure crack mouth opening displacement (CMOD), and a DCPD system, to measure crack growth, controlled by separate control units. The DCPD system consisted of a DC supply and a nano voltmeter along with Constantan wire and NiCr60 wire respectively, that were mechanically fastened.

The DCPD system delivered overall satisfying results and was able to generate sufficient data to produce a crack growth curve, da/dN vs. ΔK. Although, by taking advantage of resistance welding equipment to attach the DCPD wires, along with implementing one shared control unit for the DCPD system and the extensometer, more accurate and accessible measurements and correlations could be extracted.

Abstract [sv]

Mechanical engineering avdelningen på University of Idaho genomför just nu ett utvecklingsprojekt med syftet att utveckla ett komplett system för undersökning av krypnings, krypnings-utmattnings- samt utmattnings- egenskaper av metalliska material vid höga temperaturer upp till 650 ˚C med hjälp av kompakta spänningsprovstavar (CT specimens). Betydande ansträngningar har gjorts för att undersöka och förstå dessa fenomen, men flera problem kvarstår. Det är viktigt att djupare undersöka kopplingen mellan krypnings- och utmattningsegenskaper.

Direct Current Potential Drop (DCPD) metoden är en vanlig metod vilken används för att undersöka, exempelvis, sprickinitiering, spricktillväxthastigheter och spricktillväxt. Tekniken utnyttjar faktumet att den elektriska resistansen i en provstav ändras med spricktillväxt. Genom att föra en konstant ström genom provstaven och sedan mäta den resulterande spänningen över sprickan, kan spricklängden relateras till uppmätt spänning. På samma sätt kan spricktillväxt relateras till spänningsförändringar.

Standarder från American Society for Testing of Materials (ASTM) användes för att designa ett DCPD system samt en CT provstav. Utvecklings- och implementeringsprocessen var uppdelad i en analytisk och en experimentell del. Den slutgiltiga produkten bestod av en extensometer, för mätning av spricköppning vid höga temperaturer, och ett DCPD system, för mätning av spricktillväxt vid höga temperaturer, vilka kontrollerades av separata kontrollenheter. DCPD systemet bestod av en strömkälla och en nanovoltmeter tillsammans med Constantan kablar respektive NiCr60 kablar, vilka fastsättes mekaniskt.

DCPD systemet levererade generellt sett tillfredställande resultat och hade kapacitet att generera tillräckligt precisa data för att producera en spricktillväxtkurva, da/dN vs. ΔK. Däremot, genom att utnyttja en resistanssvets, för att fastsätta DCPD-kablarna, tillsammans med en gemensam kontrollenhet för extensometern och DCPD systemet, kan det tänkas att bättre och mer tillgängliga resultat kunde åstadkommas. 

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 54 p.
Keyword [en]
DCPD, Crack Growth, Compact Tension Testing, CMOD
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-44493OAI: oai:DiVA.org:kau-44493DiVA: diva2:948962
Subject / course
Mechanical Engineering
Educational program
Engineering: Mechanical Engineering, spec. in Materials Engineering (300 ECTS credits)
Presentation
2016-06-08, 15:12 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-08-15 Created: 2016-07-14 Last updated: 2016-08-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2649 kB)4 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2649 kBChecksum SHA-512
8afd9c72a0a38ad999643739246b94ce24314fbdfc4d28df9e5010e064e507425b1f34dc51e5692069a7e8f7f10dbd54ef39ab0f18dbac9f3c67b728b668dd59
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 4 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 6 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link