بررسی رشد ترک خستگی در آلیاژ سوپرالاستیک نیکل-تیتانیوم با استفاده از روش انسجام تصویر دیجیتالی

در سال‌های اخیر، آلیاژهای حافظه‌دار، به‌ویژه آلیاژ نیکل-تیتانیوم مورد توجه صنایع بسیاری قرار گرفته‌اند. پدیده تغییر فاز مارتنزیتی در آلیاژهای حافظه‌دار، مهمترین عامل در بروز رفتار منحصر به فرد آنها می‌باشد. در این مقاله، تشکیل مارتنزیت متاثر از تنش در نوک ترک نمونه‌های سوپراالستیک نیکلتیتانیوم ( % 50/8  نیکل) به کمک روش انسجام تصویر دیجیتالی مورد بررسی قرار گرفت. به طور خاص، نمونه‌های ترک لب‌های تحت بارگذاری مکانیکی خستگی قرار گرفتند و اندازه طول ترک و همچنین میدان‌های جابجایی در نوک ترک نمونه‌ها به کمک تکنیک انسجام تصویر دیجیتالی اندازه‌گیری و محاسبه شدند. کنترل طول ترک در طی آزمایش خستگی، با استفاده از دوربینی با بزرگنمایی بالا انجام شد. در ادامه، ضرایب شدت تنش بر اساس استاندارد آ.اِس.تی.اِم ای64715 بدست آمدند. نتایج بدست آمده از تحلیل شکست نمونه‌ها نشان می‌دهند که با افزایش نسبت بار، مقادیر ضریب شدت تنش آستانه خستگی کاهش پیدا می‌کنند. در مقاله حاضر، برای نسبت بار 0/05 در طی فرآیند رشد ترک، مقدار آستانه خستگی برابر با mpa 17 m1/2برآورد شد. همچنین، می‌باشد، در حالیکه مقدار ضریب شدت تنش، پیش از گسیختگی نهایی در حدود 35 mpa.m1/2 برآورده شد. همچنین به عنوان روشی نوین در مشاهده پدیده تغییر فاز مارتنزیتی، تصاویر بدست آمده از تحلیل انسجام تصویر دیجیتالی، تشکیل مارتنزیت متاثر از تنش در نوک ترک نمونه‌ها را نشان دادند.

Investigation of Fatigue Crack Growth in Superelastic NiTi Alloy by Using Digital Image Correlation Method

In recent years, shape memory alloys, especially NiTi, have received a great deal of attention in industrial applications. Martensitic phase transformation in shape memory alloys is the most important factor in their unique behavior. In this paper, the formation of stressinduced martensite phase in the crack tip of superelastic NiTi (50.8% Ni) samples was investigated by using the digital image correlation method. In particular, single edge cracked specimens were subjected to fatigue mechanical loading, then the crack length and also displacement fields at the crack tip of specimens were measured by the digital image correlation technique. Control of the crack length was performed using a high magnification camera during the fatigue test. In the following, stress intensity factors were calculated according to ASTM standard E64715. Obtained results from the fracture analysis show that fatigue threshold values are decreased with increasing the load ratio. In the present paper, for a load ratio of 0.05, during the crack propagation, the fatigue threshold value is 17 MPa m1/2, while stress intensity factor is estimated about 35 MPa m1/2 before the final failure. Also, as a new method in observation of the phase transformation, digital image correlation pictures indicated the formation of stressinduced martensite at the specimen crack tip.