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Method for conducting in situ high-temperature digital image correlation with simultaneous synchrotron measurements under thermomechanical conditions

Rossmann, Linda und Sarley, Brooke und Hernandez, Jonathan und Kenesei, Peter und Koster, Alain und Wischek, Janine und Almer, Jonathan und Maurel, Vincent und Bartsch, Marion und Raghavan, Seetha (2020) Method for conducting in situ high-temperature digital image correlation with simultaneous synchrotron measurements under thermomechanical conditions. Review of Scientific Instruments, 91, e033705. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.5124496. ISSN 0034-6748.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5124496

Kurzfassung

This work presents a novel method of obtaining in situ strain measurements at high temperature by simultaneous digital image correlation (DIC), which provides the total strain on the specimen surface, and synchrotron x-ray diffraction (XRD), which provides lattice strains of crystalline materials. DIC at high temperature requires specialized techniques to overcome the effects of increased blackbody radiation that would otherwise overexpose the images. The technique presented herein is unique in that it can be used with a sample enclosed in an infrared heater, remotely and simultaneously with synchrotron XRD measurements. The heater included a window for camera access, and the light of the heater lamps is used as illumination. High-temperature paint is used to apply a random speckle pattern to the sample to allow the tracking of displacements and the calculation of the DIC strains. An inexpensive blue theatrical gel filter is used to block interfering visible and infrared light at high temperatures. This technique successfully produces properly exposed images at 870 ○C and is expected to perform similarly at higher temperatures. The average strains measured by DIC were validated by an analytical calculation of the theoretical strain. Simultaneous DIC and XRD strain measurements of Inconel 718 (IN718) tensile test specimens were performed under thermal and mechanical loads and evaluated. This approach uses the fact that with DIC, the total strain is measured, including plastic strain, while with XRD, only elastic strain is captured. The observed differences were discussed with respect to the effective deformation mechanisms.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137555/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Method for conducting in situ high-temperature digital image correlation with simultaneous synchrotron measurements under thermomechanical conditions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Rossmann, LindaUniversity of Central FloridaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sarley, BrookeUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hernandez, JonathanUniversity of Central Florida, Orlando, FL, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kenesei, Peteradvanced photon source, argonne national laboratory, argonne, illinoisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Koster, AlainCentre des Materiaux, Mines Paris Tech, CNRS UMR 7633, PSL Research UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wischek, Janinejanine.wischek (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Almer, JonathanX-Ray Science Division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory, Argonne, IL 60439,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maurel, VincentCentre des Materiaux, Mines Paris Tech, CNRS UMR 7633, PSL Research UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartsch, MarionMarion.Bartsch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3952-2928NICHT SPEZIFIZIERT
Raghavan, SeethaDepartment of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Central Florida, Orlando, FL 32816,NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 März 2020
Erschienen in:Review of Scientific Instruments
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:91
DOI:10.1063/1.5124496
Seitenbereich:e033705
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:0034-6748
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Image correlation, Optical metrology, Thermomechanical loading, Strain measurement, Synchrotron X-Ray diffraction
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Triebwerk und Validierungsmethoden (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Experimentelle und numerische Methoden
Institut für Werkstoff-Forschung > Werkstoffmechanische Prüfung
Hinterlegt von: Bartsch, Dr.-Ing. Marion
Hinterlegt am:16 Nov 2020 17:08
Letzte Änderung:06 Mär 2021 03:00

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