熱弾性ストレス分析とシンクロトロンX線回折実験を使用した疲労亀裂と残留応力場との相互作用

この記事では、熱弾性ストレス分析（TSA）とシンクロトロンX線回折（SXRD）技術を利用して、潜在的な文献の文献の曖昧さを解決することを目的とした、シンクロトロンX線回折（SXRD）技術を使用して、寒冷式穴から発する亀裂の疲労挙動に関する実験的研究を紹介します。疲労亀裂伝播の結果としての有益な圧縮残留応力の緩和、または修正。亀裂先端が寒冷膨張によって誘導される残留応力ゾーンを通過するにつれて、亀裂の成長速度は大幅に低いことがわかります。TSAの結果は、冷たい膨張によって誘発される残留圧縮応力の存在により、亀裂先端のプラスチックゾーンのサイズが減少することを実証しました。亀裂先端のプラスチックゾーンは、寒冷膨張に起因する残留応力ゾーンと比較してサイズが重要ではないことがわかりました。SXRDを使用した亀裂成長の方向に沿って測定された残留応力分布は、TSAデータから得られた結論を検証する重要な応力弛緩または再分配の兆候を示さなかった。フラクトグラフィー分析により、寒冷膨張によって誘発される残留応力の亀裂開始への影響が定性的に確認されました。単一の圧縮過負荷を適用すると、緩和または残留応力の減少を引き起こすことがわかったため、疲労寿命を改善するためにより大きな意味があります。

This article presents an experimental study on the fatigue behaviour of cracks emanating from cold-expanded holes utilizing thermoelastic stress analysis (TSA) and synchrotron X-ray diffraction (SXRD) techniques with the aim of resolving the long-standing ambiguity in the literature regarding potential relaxation, or modification, of beneficial compressive residual stresses as a result of fatigue crack propagation. The crack growth rates are found to be substantially lower as the crack tip moved through the residual stress zone induced by cold expansion. The TSA results demonstrated that the crack tip plastic zones were reduced in size by the presence of the residual compressive stresses induced by cold expansion. The crack tip plastic zones were found to be insignificant in size in comparison to the residual stress zone resulting from cold expansion, which implied that they were unlikely to have had a notable impact on the surrounding residual stresses induced by cold expansion. The residual stress distributions measured along the direction of crack growth, using SXRD, showed no signs of any significant stress relaxation or redistribution, which validates the conclusions drawn from the TSA data. Fractographic analysis qualitatively confirmed the influence on crack initiation of the residual stresses induced by the cold expansion. It was found that the application of single compressive overload caused a relaxation, or reduction in the residual stresses, which has wider implications for improving the fatigue life.