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In-situ investigation and analytical modeling of crack initiation and propagation in Ti–6Al–4V under low-cycle fatigue conditions on microscale

Wünsch, Christopher Maurice (2025) In-situ investigation and analytical modeling of crack initiation and propagation in Ti–6Al–4V under low-cycle fatigue conditions on microscale. International Journal of Fatigue, 202 (109148). Elsevier. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2025.109148. ISSN 0142-1123.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112325003457

Kurzfassung

Ti alloys such as Ti–6Al–4V belong to a group of materials that show tremendous potential in aircraft engine construction due to their mechanical properties and corrosion resistance. However, not only the knowledge of the material properties are relevant, but also a comprehensive understanding of the damage mechanisms that occur. One of the most relevant types of damage mechanisms is caused by the cyclic loading, as this accounts for more than 70% of the economically relevant damages, not only in the construction and operation of gas turbines. The objective of this study is he characterization of the crack growth behavior under low-cycle fatigue conditions on a phenomenological and mathematical-analytical level. In-situ LCF fatigue measurements revealed that favorable crack initiation due to slip band formation and propagation sites are located within phases and at grain boundaries in Ti–6Al–4V. Crack closure and merging effects resulted in single but critical crack that lead to failure. In addition, the energetical investigation with elasto-plastic strain response showed a continuous increase in absorbed energy as consequence to formation of crack surfaces. The determination of crack growth rates completed the analytical investigation and enabled a full size modeling revealing advantages and potential of optimization of existing model.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219632/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:In-situ investigation and analytical modeling of crack initiation and propagation in Ti–6Al–4V under low-cycle fatigue conditions on microscale
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wünsch, Christopher Mauricechristopher.wuensch (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-0354-179X199015798
Datum:August 2025
Erschienen in:International Journal of Fatigue
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:202
DOI:10.1016/j.ijfatigue.2025.109148
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Kang, GuozhengSouthwest Jiaotong University, Chengdu, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sangid, MichaelPurdue University, West Lafayette, Indiana, United States of AmericaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vormwald, MichaelTechnical University of Darmstadt, Darmstadt, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:0142-1123
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ti–6Al–4V, In-situ investigation, Low-cycle fatigue, Hysteresis Stage I crack propagation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Augsburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Test und Simulation für Gasturbinen > Testbetrieb und Messverfahren
Hinterlegt von: Wünsch, M.Sc. Christopher Maurice
Hinterlegt am:08 Dez 2025 11:17
Letzte Änderung:12 Dez 2025 08:17

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