Zirconium δ-hydrides: Strain localisation, ratcheting, and fatigue crack propagation
Notice bibliographique
Résumé
• Digital image correlation based cyclic post-precipitation strain measurements are made of micrometre-scale zirconium hydride features. • An unexpected distinct strain directionality is measured and is shown to be linked with hydride stringer morphology using crystal plasticity finite element modelling. • Networks of geometrically necessary dislocations are shown to develop around an intragranular hydride stringer, which increase cyclically for up to five thermomechanical cycles (due to hydride strain ratcheting). • New insights into the mechanisms involved in microstructurally short fatigue crack propagation in hydrided zirconium alloys at room temperature are presented, the nature of which are shown to have a substantial effect on crack propagation rate. As many nations commit to achieving Net Zero, many low carbon scenarios indicate that civil nuclear power generation and the economics thereof are set to play a vital role. To maximise nuclear reactor operation lifetimes, it is essential to develop mechanistic understanding of failure and degradation mechanisms in safety-critical components for increasingly holistic reactor design codes and standards. In this paper, advanced micromechanical testing with in situ digital image correlation is used in combination with crystal plasticity modelling to study various aspects of damage associated with δ hydride precipitates in Zircaloy-4 for reactor fuel cladding applications. Measurements of static and cyclic hydride precipitation strains demonstrate a discernible strain field directionality (associated with intragranular precipitation) which was not previously reported, while cyclic thermomechanical loads are shown to promote the cyclic accumulation of strain due to repeated precipitation and dissolution of hydrides (hydride strain ratcheting) for up to five cycles, leading to the development of networks of geometrically necessary dislocations. Using crystal plasticity finite element modelling of the volumetric expansion associated with hydride precipitation, the strain directionality phenomenon is shown to be linked with hydride morphology. Comparisons with experimental strain fields also suggest that hydride plasticity is an important consideration for damage accumulation during precipitation. Experimental measurements of short fatigue crack propagation through Zircaloy-4 microstructures containing hydrides reveal new crack propagation mechanisms including decohesion, which on average, lead to accelerated rates of crack growth. Twins and hydride precipitation therein are also implicated in even more damaging fatigue behaviour as fatigue cracks are provided a seemingly brittle and direct path for fracture, which was not previously reported in the literature.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».