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Rheologica Acta

, Volume 2, Issue 1, pp 22–30 | Cite as

The sensitivity of microcreep to fatigue damage

  • A. J. Kennedy
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Summary

Fatigue stresses are known to promote either hardening or softening processes in metals, depending on the initial state and the stressing conditions, such changes having been detected by hardness and creeprate measurements. The present experiments were prompted by these observations and were so designed that the metal test piece could be subjected to small amounts of torsional microcreep during the course of longitudinal fatigue stressing. Both lead and aluminium have been tested under these conditions, and in both cases, although the total creep strain is small, the activation energy for the process is found to be the same as that for macrocreep, so it may be presumed that the creep is in both cases controlled by the same mechanism, namely self-diffusion.

For test pieces which are initially fully annealed, the torsional creep strain amplitude under forward and reversed stresses (applied for fixed times) at first decreases, that is, the material hardens, and then increases, at about 75% of the fatigue life, up to the final failure. This dependence of the microcreep on the development of fatigue is found to be more sensitive if the creep tests are conducted with the fatigue stress (which is longitudinal) still imposed. The changes brought about by the fatigue stressing cannot be annealed out by a thermal treatment.

Another feature of these experiments is that the strain recovery, when the creep stress is removed, after some period of torsional creep is greatly accelerated by the application of the fatigue stress: indeed, complete strain recovery may not occur even after extended times in the absence of fatigue.

The theoretical implications of these results are discussed particularly in relation to dislocations and point defects.

Keywords

Fatigue Fatigue Life Strain Amplitude Creep Strain Fatigue Damage 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Zusammenfassung

Es ist bekannt, daß Ermüdungsspannungen entweder die Verfestigungs-oder die Entfestigungsprozesse in Metallen fördern, abhängig vom Anfangszustand und den Spannungsbedingungen. Solche Änderungen wurden durch Härte- und Kriechgeschwindigkeits-Messungen aufgedeckt. Die vorliegenden Experimente wurden durch diese Beobachtungen nahegelegt und wurden so ausgeführt, daß die metallischen Festkörper kleinen Beträgen von Torsionsmikrokriechen während des Ablaufes longitudinaler Ermüdung unterworfen werden konnten. Sowohl Blei als auch Aluminium wurden unter diesen Bedingungen geprüft. Und in beiden Fällen zeigte sich, daß die Aktivierungsenergie für den Prozeß trotz totaler geringer Kriechverformung dieselbe ist wie für ein Makrokriechen. So dürfte folgen, daß das Kriechen in beiden Fällen auf dem gleichen Mechanismus beruht, nämlich auf Selbstdiffusion.

Für Prüfkörper, die vorausgehend voll ausgetempert waren, nimmt die Torsionsamplitude der Verformung bei Zugbelastung und -entlastung (angelegt für eine feste Zeit) zuerst ab, d. h. das Material härtet. Dann nimmt sie zu, ab etwa 75% der Ermüdungsiebensdauer bis zum endgültigen Bruch. Diese Abhängigkeit des Mikrokriechens von der Ausbildung der Ermüdung ist empfindlicher ausgeprägt, wenn die Kriechteste mit Ermüdungsspannungen, longitudinal überlagert, durchgeführt werden. Die Änderungen, hervorgerufen durch diese Ermüdungsbeanspruchung, können nicht durch eine thermische Behandlung ausgetempert werden.

Ein anderes Ergebnis dieser Experimente ist, daß die Verformungserholung, wenn die Kriechspannung aufgehoben wird, nach einer Periode von Torsionskriechen durch die Anwendung von Ermüdungsbeanspruchung stark beschleunigt wird: Tatsächlich tritt jedoch sogar nach langen Zeiten bei Abwesenheit von Ermüdung eine vollständige Verformungserholung nicht ein.

Die theoretische Deutung dieser Resultate wird insbesondere in Beziehung zu Versetzungen und Fehlstellen (point-Defekte) diskutiert.

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Copyright information

© Dr. Dietrich Steinkopff-Verlag 1962

Authors and Affiliations

  • A. J. Kennedy
    • 1
  1. 1.College of Aeronauties CranfieldEngland

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