Acoustic emissions are small vibration pulses, elastic waves, emitted from damage processes such as crack growth inside a material. Acoustic emission (AE) is also the name of the test method in which theses emissions are recorded and analysed and the method is used in materials research and the testing and inspection of structures. At Scania, a large manufacturer of trucks and buses, previous attempts to implement this technique has been unsuccessful due to the fact that the hydraulic rigs in which the material typically is tested, produce a high background noise level, that covers the interesting emissions from the material.In this thesis two materials, a grey iron and a carbon fiber reinforced polymer were tested in a hydraulic rig at Scania. Since the material signal was buried in the noise, the entire waveform was recorded, which is an unusual approach, since it generates large amounts of data. It was shown that using frequency analysis, it is possible to extract the material emissions in spite of the hydraulic noise. That fact makes it possible to follow the internal processes of the material leading up to failure, which means new interesting opportunities in materials testing at Scania. / Akustisk emission är små elastiska vågor som bland annat kommer från processer i ett material, såsom spricktillväxt. Akustisk emission (AE) är namnet på den testmetod där dessa vibrationer registreras och analyseras. Metoden används i materialprovning och för att testa och inspektera komponenter, såsom tryckkärl. På Scania, en stor tillverkare av lastbilar och bussar, har tidigare undersökningar för att implementera denna teknik på utmattning inte lyckats. Anledningen ligger i att de hydrauliska riggarna som testningen vanligtvis sker i, typiskt sett genererar ett bakgrundsljud som skymmer den intressanta signalen från materialet. I detta examensarbete testades två typer av material, gråjärn och en kolfiberarmerad komposit, i en hydraulisk rigg på Scania. Eftersom de akustiska emissionerna från materialet gömdes i bakgrunden användes metoden att spara ner hela vågformen för signalen, vilket är ovanligt eftersom detta innebär att mycket stora mängder data måste sparas. Det visade sig genom frekvensanalys vara möjligt att extrahera de akustiska emissionerna från materialet, trots det hydrauliska bruset. Det faktum att det är möjligt att följa de processerna inuti materialet, som föregår brottet, öppnar upp nya intressanta möjligheter för materialprovning på Scania.

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Diese Arbeit untersucht ein einachsiges Materialmodell nach Downing zur Beschreibungdes zyklischen Spannungs-Dehnungsverhalten von Grauguss. Das Modell unterteilt die Gesamtantwort in eine symmetrisch elastisch-plastische Komponente der Metallmatrix und in zwei nichtlinear elastische Anteile, die das Verhalten der Graphitphase im Inneren und an der Oberfläche beschreiben. Das statische und transiente Materialverhalten wurde experimentell quantitativ bestimmt. Auf der Grundlage der Versuchsergebnissen wird das Modell für GJL-200 und GJL-300 überprüft und parametrisiert. Ein Algorithmus zur rechentechnischen Implementierung wird vorgeschlagen und die Simulationsergebnisse mit den Versuchsdaten verglichen. Abschließend wurde das Modell um den Einfluss der Schädigung durch Mikrorisswachstum erweitert und den Versuchsdaten gegenübergestellt. / This thesis investigates an uniaxial model by Downing for cyclic stress-strain response of gray cast iron. The model seperates overall material response into a symmetrical elastic/plastic bulk response and two nonlinear elastic components to account for the behaviour of the graphite phase. Based on experimental data the model is validate and parameterized for GJL-200 and GJL-300. An algorithm suitable for computerization is presented and simulation results are compared to experimental data. Finally the model is extended to include damage due to the effects of micro crack growth and compared to experimental data.

Diese Arbeit untersucht ein einachsiges Materialmodell nach Downing zur Beschreibungdes zyklischen Spannungs-Dehnungsverhalten von Grauguss. Das Modell unterteilt die Gesamtantwort in eine symmetrisch elastisch-plastische Komponente der Metallmatrix und in zwei nichtlinear elastische Anteile, die das Verhalten der Graphitphase im Inneren und an der Oberfläche beschreiben. Das statische und transiente Materialverhalten wurde experimentell quantitativ bestimmt. Auf der Grundlage der Versuchsergebnissen wird das Modell für GJL-200 und GJL-300 überprüft und parametrisiert. Ein Algorithmus zur rechentechnischen Implementierung wird vorgeschlagen und die Simulationsergebnisse mit den Versuchsdaten verglichen. Abschließend wurde das Modell um den Einfluss der Schädigung durch Mikrorisswachstum erweitert und den Versuchsdaten gegenübergestellt.:1. Einleitung 2. Materialmodell 3. Experimentelle Untersuchung 4. Simulation 5. Diskussion 6. Zusammenfassung und Ausblick / This thesis investigates an uniaxial model by Downing for cyclic stress-strain response of gray cast iron. The model seperates overall material response into a symmetrical elastic/plastic bulk response and two nonlinear elastic components to account for the behaviour of the graphite phase. Based on experimental data the model is validate and parameterized for GJL-200 and GJL-300. An algorithm suitable for computerization is presented and simulation results are compared to experimental data. Finally the model is extended to include damage due to the effects of micro crack growth and compared to experimental data.:1. Einleitung 2. Materialmodell 3. Experimentelle Untersuchung 4. Simulation 5. Diskussion 6. Zusammenfassung und Ausblick