Investigation of potential deviation between theoretical and empirical relationship of crack depth and load drop in Z2CND1812 austenitic stainless steel
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-01-22
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
65+9
Series
Abstract
A study on the relationship between measured crack depth and load (strain) drop AISI 347 austenitic stainless steel observed that empirical results did not match with the approximation that a load drop of 25 % produces a 3 mm engineering. The 25 % load drop relationship is used to assume that a crack has a low probability of initiation crack (= N25, referring to the fatigue cycles needed for a 25 % load drop). The objective of this thesis was to investigate if a similar nonconformity is found in Z2CND1812 austenitic stainless steel and to determine the potential cause for this. This thesis measured the fracture surface of ∅ 8 mm hourglass fatigue specimens that are tested at varying strain amplitudes, load drop levels. Including tests at room temperature and 300 ◦C. We observed that in room temperature low load drop fatigue tests (below 10 % and at 30 %) that the position of the extensometer in regards of the crack initiation site caused deeper cracks at identical load drop levels if the extensometer was positioned at the opposite side of the initiation site. Compared to a geometrical approximation of the relationship between load drop and crack depth; Higher load drop specimens at room temperature grew shorter cracks, while elevated temperature specimens grew longer cracks than what the estimation gave. The implication that the position of the strain measurement device could allegedly cause the crack to propagate deeper into the fatigue specimen, raises the question of how conservative this assumed relationship is.En tidigare studie observerade att deras empiriska resultat inte stämde överens med den teoretiska approximationen mellan det uppmätta sprickdjupet och belastningsfallet för AISI 347 austenitiskt rostfritt stål (Det vill säga att ett belastningsfall på 25 % skapar en 3mm djup spricka). Denna teoretiska approximation används för att kunna anta att en spricka har en låg sannolikhet för initieras i verkliga komponenter. Syftet med denna avhandling var att undersöka om en liknande avvikelse finns i Z2CND1812 austenitiskt rostfritt stål samt att undersöka potentiella orsaker till detta. Denna avhandling mätte sprickytan på ∅ 8 mm timglasutmattningsprover som testas vid varierande töjningsamplituder, och nivåer av belastningsfall. Samt tester vid rumstemperatur och 300 ◦C. Vi observerade att för utmattningstester med låg belastningsfall i rumstemperatur (under 10 % och vid 30%) kunde töjningsmätarens position med avseende på sprickinitieringsstället orsaka djupare sprickor än vid identiska belastningsfallsnivåer var töjningsmätaren är placerad på motsatt sida av initieringsstället. När vi jämförde provresultateten mot en geometrisk approximation av förhållandet mellan belastningslastfall och sprickdjup, observerade vi att prov med högre belastningsfall vid rumstemperatur fick kortare sprickor, medan förhöjda temperaturprover fick djupare sprickor än vad uppskattningen gav. Implikationen att töjningsmätarens position påverkar djupet av sprickans i utmattningsprov, väcker frågan om hur konservativt den teoretiska approximationen är.Description
Supervisor
Virkkunen, IikkaThesis advisor
Seppänen, TommiKeywords
nuclear, fatigue, load drop, crack depth, austenitic stainless steel