Applicazione DIC alla misura di closure

This thesis work focuses on the problem of stress intensity factor extraction from the displacement field measured near a crack-tip. The extracted K pro- vides a measure of the crack-closure effect, by which during a fatigue cycle only a part of the load range actually contributes to crack advancement. In this work, the displacement field is measured by adopting digital image correlation. DIC is an innovative technique which allows the evaluation of the displacement field on a flat surface, by comparing pictures taken under different loadings. The main task of this work is to experimentally validate the regression techniques based on the singular displacement field acting at the crack-tip, by comparing the regression-obtained results with those evaluated applying state-of-the-art techniques, such as those based on crack-tip opening displacements (CTOD). In particular, the influence of two different factors was investigated (i.e. regression zone size and the number of the terms considered in the regression algorithm). In the last part of this work, the design procedure which led to the development of a new experimental setup is presented. This new setup allows the adoption of higher magnifications during a test, a feature which enables a more accurate analysis of the zones surrounding the crack-tip.

In questo lavoro di tesi è stato affrontato il problema della stima del fattore di intensificazione degli sforzi K a partire dal campo degli spostamenti nei pressi di un apice di cricca. Il calcolo di tale valore fornisce una misura della crack-closure, fenomeno per il quale solo una porzione del carico applicato durante un ciclo di fatica partecipa effettivamente alla propagazione della cricca. Il campo degli spostamenti è stato misurato adottando una tecnica innovativa, la digital image correlation. Tale tecnica prevede il calcolo del campo degli spostamenti a partire dal confronto delle immagini di una superficie piana su di cui agiscono carichi differenti . L’obbiettivo principale di questo lavoro è quello di validare sperimentalmente le tecniche di regressione basate sul campo singolare di spostamenti nell’intorno dell’apice di cricca, andando a confrontare i risultati ottenuti con i valori ricavati applicando tecniche già note in letteratura, come, ad esempio, quella basata sul CTOD (crack-tip opening displacement). In particolare, si è cercato di valutare l’influenza di alcuni fattori (dimensione dell’area di regressione e numero di termini della serie) sul risultato della regressione e si è confrontato tali valori con quelli calcolabili analiticamente. Nell’ultimo capitolo di questo lavoro, infine, viene proposto il metodo che ha portato alla realizzazione di un nuovo setup sperimentale, necessario per svolgere esperimenti a ingrandimenti maggiori. La necessità della realizzazione di tale strumento nasce dal fatto che un maggiore ingrandimento comporta la possibilità di acquisire un maggior numero di informazioni, necessarie per una caratterizzazione più accurata delle zone vicine all’apice di cricca.