The goal of this thesis is to investigate the fatigue behaviour of additively manufactured stainless steel(AM316L) at 300C. Experimental testing, numerical modelling and FE-simulations were carried out to better understand the fatigue behaviour and further develop predictive models. 

The main focus of the experimental testing was to conduct strain controlled tests at 300C at strain levels ranging from 1.0% to 0.3%. The effect of different post-processing treatments were compared, the treatments were solution annealing(SA), solution annealing+hot isostatic pressing(HIP) and machining of the surface. Three different categories were tested, As-built SA, As-built SA+HIP and Machined SA+HIP. These results were also compared with previous testing conducted at room temperature. These experiments showed little change in the fatigue life of machined specimens at an increased temperature. However a clear change in the categories with an as-built surface were observed. They performed better at high strain amplitudes compared with the tests at room temperature. Additionally scanning electron microscopy was used to investigate the damage progression at different stages of the fatigue life. Further the effects of different preloads were investigated to see if they could have beneficial effects on the fatigue life on specimens with a rough surface, but no such improvements were observed.

An existing constitutive fatigue model with damage evolution based on plastic strain was developed further. It can now model some of the effects from variable amplitude loading using a plastic memory surface which was calibrated against experiments using a representative load spectrum from the nuclear industry. A modified version of the model was also developed to describe the damage evolution during purely elastic loading.

Furthermore FE simulations were carried out to study local stress and strain concentrations on representative surface profiles of the as-built surface. This highlighted the detrimental effects of surface roughness and increased understating about the kind of surface defects that lead to failure.

Målet med detta examensarbete är att undersöka utmattningsbeteendet hos additivt tillverkat rostfritt stål (AM316L) vid 300C. Experimentell provning, numerisk modellering och FEM-simuleringar genomfördes för att öka förståelsen av utmattningsbeteendet och vidareutveckla prediktiva modeller.

Huvudfokus för de experimentella studierna var att genomföra töjningsstyrda utmattningsprov vid 300C med töjningsnivåer mellan 1,0% och 0,3%. Effekten av olika efterbehandlingsmetoder jämfördes, där behandlingarna utgjordes av Solution annealing(SA), Solution annealing kombinerad med Hot isostatic pressing(HIP) samt maskinbearbetning av ytan. Tre olika kategorier testades: As-built SA, As-built SA+HIP och Machined SA+HIP. Resultaten jämfördes även med tidigare provningar utförd vid rumstemperatur. Experimenten visade endast små förändringar i utmattningslivslängden för maskinbearbetade provstavar vid förhöjd temperatur. Däremot observerades en tydlig förändring för kategorierna med as-built-yta. Dessa uppvisade bättre prestanda vid höga töjningsamplituder jämfört med proven vid rumstemperatur. Dessutom användes svepelektronmikroskopi för att undersöka skadeutvecklingen under olika stadier av utmattningslivslängden. Vidare studerades effekten av olika förbelastningar för att undersöka om dessa kunde ge gynnsamma effekter på utmattningslivslängden hos provstavar med grov yta, men några sådana förbättringar kunde inte påvisas.

En befintlig konstitutiv utmattningsmodell med skadeutveckling baserad på plastisk töjning vidareutvecklades. Modellen kan nu beskriva vissa effekter av variabel amplitudbelastning genom användning av en plastisk minnesyta, vilken kalibrerades mot experimentella resultat baserade på ett representativt belastningsspektrum från kärnkraftsindustrin. En modifierad version av modellen utvecklades också för att beskriva skadeutvecklingen vid rent elastisk belastning.

Vidare genomfördes FEM-simuleringar för att studera lokala spännings- och töjningskoncentrationer på representativa ytprofiler av as-built ytan. Detta belyste de negativa effekterna av ytojämnheter och ökade förståelsen för vilka typer av ytdefekter som leder till brott.