search query: @keyword sulkeumat / total: 6
reference: 4 / 6
« previous | next »
Author:Mikkola, Eeva
Title:Mesoscale modelling of crack initiation from inclusions in steel
Särön ydintyminen sulkeumista teräksessä, mesoskaalamallinnus
Publication type:Master's thesis
Publication year:2011
Pages:66 s. + liitt. 3      Language:   eng
Department/School:Sovelletun mekaniikan laitos
Main subject:Lujuusoppi   (Kul-49)
Supervisor:Marquis, Gary
Instructor:
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  4785   | Archive
Keywords:fatigue
high strength steel
inclusions
mesoscale modelling
micro-cracks
väsyminen
teräs
sulkeumat
mesoskaalamallinnus
mikrosäröt
Abstract (eng): Non-metallic inclusions are a major reason for fracture in high strength steels used in long life components.
These inclusions are often very small, approximately the same size as the grains.
At this microstructural level it can be no longer assumed that the material is homogeneous or isotropic.
Here features such as grain orientations and grain boundaries determine the mechanical behaviour of the material.
This is why mesoscale modelling has become a method of scientific interest as it allows microstructural features and micro-plasticity to be modelled.

The aim of this thesis is to model the nucleation and early propagation of a microstructurally short fatigue crack (i.e. a micro-crack) in martensitic steel with oxide inclusions.
This has been done by constructing a 2D model that takes into consideration local yielding as well as typical crystallographic properties of the grains.
The model consists of a representative volume element of grains with a circular void in the middle that represents an oxide inclusion.
The grains are modelled as either same sized hexagons or somewhat random polygons based on Voronoi tessellations.
The material model is based on behaviour of ductile single crystals meaning that the yielding is shear dominated.

The study concentrated on the effects of grain orientations on micro-crack nucleation and propagation.
The micro-crack initiation lives where estimated with methods based on shear o stress and plastic shear strain.
It was observed that preferential orientations were able to prevent nucleation from the stress concentration location and even arrest later propagation.
Thus in the grain scale the material stiffness is very dependent on the directional properties of the grains as well as the effect of small inclusions.
Abstract (fin): Epämetalliset sulkeumat ovat suurin syy pitkän eliniän komponenteissa käytettävien lujien terästen murtumiseen.
Nämä sulkeumat ovat usein hyvin pieniä ja siten kooltaan samaa suuruusluokkaa metallin mikrorakenteen muodostavien rakeiden kanssa.
Tällä mikrorakenteen tasolla ei voida enää olettaa, että materiaali olisi homogeenista tai isotrooppista, sillä mm. raeorientaatiot ja raerajat määrittävät materiaalin mekaanista käyttäytymistä.
Mesoskaalamallinuksesta onkin tullut tieteellisesti kiinnostava menetelmä, sillä se mahdollistaa mikrorakenteen ja mikroplastisuuden mallintamisen.

Tämän diplomityön tavoitteena on mallintaa mikrorakenteellisesti lyhyen väsymissärön, mikrosärön, syntymistä ja alkuvaiheen kasvua martensiittisessa teräksessä kun ydintäjänä toimii oksidisulkeuma.
Tämä on toteutettu 2D mallilla, joka ottaa huomioon paikallisen myötämisen sekä materiaalin tyypillisiä kiderakenteellisia ominaisuuksia.
Malli koostuu joukosta rakeita, sekä ympyrämäisestä huokosesta, joka edustaa oksidisulkeumaa.
Rakeet mallinnetaan samankokoisina kuusikulmioina tai satunnaisina monikulmioina perustuen Voronoi tessellaatioihin.
Materiaalimalli perustuu yksittäiskiteisiin, jotka myötävät kiderakenteen liukusuuntiin.

Työssä keskityttiin määrittämään raeorientaation vaikutusta mikrosäröjen ydintymiseen.
Ydintymiseen kuluvaa aikaa arvioitiin leikkausjännitykseen ja plastiseen leikkausvenymään perustuvilla menetelmillä.
Tutkimuksessa havaittiin, että sopivat orientaatiot saattoivat estää mikrosärön ydintymisen jännityspiikistä ja jopa pysäyttää jo syntyneen mikrosärön.
Raetasolla materiaalin jäykkyys on siis hyvin riippuvainen raeorientaatioista sekä pienten sulkeumien vaikutuksesta.
ED:2011-06-07
INSSI record number: 42125
+ add basket
« previous | next »
INSSI