Mechanical Engineering

Creep is the time-varying plastic deformation of a material stressed at high temperatures. Examples: turbine blades, steam generators. Keys are the time dependence of the strain and the high temperature. The Creep Curve Creep in metals is defined as time dependent plastic deformation at constant stress (or load) and temperature. The form of a typical creep curve of strain versus time is in Figure. The slope of this curve is the creep rate dε/dt. The curve may show the instantaneous elastic and plastic strain that occurs as the load is applied, followed by the plastic strain which occurs over time. Three stages to the creep curve may be identified:…

Stages is fatigue failure: I. crack initiation at high stress points (stress raisers) II. propagation (incremental in each cycle) III. final failure by fracture Stage I - propagation •   slow •   along crystallographic planes of high shear stress •   flat and featureless fatigue surface Stage II - propagation Crack…

Fatigue is the catastrophic failure due to dynamic (fluctuating) stresses. It can happen in bridges, airplanes, machine components, etc. The characteristics are: • long period of cyclic strain •   the most usual (90%) of metallic failures (happens also in ceramics and polymers) •   is brittle-like even in ductile metals, with little plastic deformation •   it occurs in stages involving the initiation andpropagation of cracks.…

Ductile  to  brittle  transition  occurs  in  materials  when  the  temperature  is  dropped  below  a transition temperature. Alloying usually increases the ductile-brittle transition temperature, for ceramics, this type of transition occurs at much higher temperatures than for metals. The notched-bar impact test can be used to determine whether or not a material experiences a ductile-to-brittle transition as the temperature is decreased. In such a transition, at higher temperatures the impact energy is relatively large since the fracture is ductile. As the temperature is lowered,the impact energy drops over a narrow temperature range as the fracture becomes more brittle. The transition can also be observed from the fracture surfaces, which appear fibrous or dull for totally ductile fracture, and granular and shiny for totally brittle fracture. Over the ductile-to-…

Impact fractures can best be described as a flute or strip of material that was cleanly sheared from a projectile point. The most common type of impact fracture starts at the tip of a point and runs down one blade edge possibly reaching the shoulder of a point. Some points were reworked into a useable point after having been damaged by an impact fracture. Normalized tests, like the Charpoy and Izod tests measure the impact energy required to fracture a notched specimen with a hammer mounted on a pendulum. The energy is measured by the change in potential energy (height) of the pendulum. This energy is called notch toughness.

There is no appreciable deformation, and crack propagation is very fast. In most brittle materials, crack propagation (by bond breaking) is along specific crystallographic planes (cleavage planes). This  type of fracture is  transgranular (through  grains) producing  grainy texture (orfaceted texture) when cleavage direction changes from grain to grain. In some materials, fracture is intergranular. Fracture occurs due to stress concentration at flaws, like surface scratches, voids,

Stages of ductile fracture 1. Initial necking 2. Small cavity formation (micro voids) 3. Void growth (ellipsoid) by coalescence into a crack 4.   Fast crack propagation around neck. Shear strain at 45o 5. Final shear fracture (cup and cone) The interior surface is fibrous, irregular, which…

Fracture is a form of failure where the material separates in pieces due to stress, at temperatures below the melting point. The fracture is termed ductile or brittle depending on whether the elongation is large or small. Steps in fracture (response to stress): • Crack formation • Crack propagation

The Durometer is a popular instrument for measuring the indentation hardness of rubber and rubber-like materials. The most popular testers are the Model A used for measuring softer materials and the Model D for harder materials.The operation of the tester is quite simple. The material is subjected to a definite pressure applied by a calibrated spring to an indenter that is either a cone or sphere and an indicating device measures the depth of indentation.

The Scleroscope test consists of dropping a diamond tipped hammer, which falls inside a glass tube under the force of its own weight from a fixed height, onto the test specimen. The height of the rebound travel of the hammer is measured on a graduated scale. The scale of the rebound is arbitrarily chosen  and  consists  on  Shore units, divided  into  100  parts,  which  represent  the average rebound from pure hardened high-carbon steel. The scale is continued higher than 100 to include metals having greater hardness. In normal use the shore scleroscope test does not mark the material under test. The Shore Scleroscope measures hardness in terms of the elasticity of the material and the hardness number depends on the height to which the hammer rebounds, the…