Hardness testing obtains material properties from small specimens via measurement of load-displacement response to an imposed indentation; it is a surface characterisation technique so, except in optically transparent materials, there is no direct observation of the assumed damage and deformation processes within the material. Three-dimensional digital image correlation (digital volume correlation) is applied to study deformation beneath indentations, mapping the relative displacements between high-resolution synchrotron X-ray computed tomographs (0.9 μm voxel size). Two classes of material are examined: ductile aluminium-silicon carbide composite (Al-SiC) and brittle alumina (Al 2 O 3 ). The measured displacements for Hertzian indentation in Al-SiC are in good agreement with an elastic-plastic finite element simulation. In alumina, radial cracking is observed beneath a Vickers indentation and the crack opening displacements are measured, in situ under load, for the first time. Potential applications are discussed of this characterization technique, which does not require resolution of microstructural features.

Notched small punch test (SPT) specimens were tested to understand the fracture parameters by many researchers across different types of notched SPT specimens due to the non-standardization. To explore their differences of mechanical properties, failure mechanism and stress state, SPT specimens with side notch, groove notch and circle notch, as well as different notch sizes, are systematically studied and compared. Based on SPT load–displacement curves, the circle notch causes the greatest decrease in load carrying capacity as it significantly affects the member stretching stage, and the differences between side notch and groove notch are dependent on the notch size. Subsequently, the strain distributions around the centre line and on the notch arc are depicted to reveal the variation of strain distribution and failure mechanism with notch type and notch size. Moreover, quantitative characterizations of stress state parameters including stress triaxiality and Lode angle parameter at the notch tip and the specimen centre point are firstly given for notched SPT specimens with three notch types. This study comprehensively reveals the effects of notch type and size on the mechanical property and stress state of SPT specimen, providing an essential reference for the utilization and the standardization of notched SPT specimens.

Abstract In the European DEMOnstration Fusion Power Plant (DEMO) fusion reactor, in-vessel components face significant thermomechanical loads. They can experience severe damage due to high thermal load cycles, coupled with severe electromagnetic loading and unprecedented levels of irradiation damage. Cooling fluids are used to extract the heat to reduce operating temperatures and for energy production. Other elements, like the shielding liner and reflector plate supports, may also experience severe creep-fatigue and irradiation damage. To assess the high-temperature structural integrity of such components, procedures in R5 and RCC-MRx are used to assess creep-fatigue, whereby fatigue is assumed from pulsed reactor operation and creep from sustained load at high temperatures. This project aims to conduct a creep-fatigue assessment of a representative joint, tungsten-to-tungsten via copper brazing (W-Cu). However, due to a lack of data on such fusion-specific joints, two more conventional joints are studied: a 316L similar metal weld; and a 316L-to-10CrMo9-10 dissimilar metal weld. Methodologies used for creep-fatigue assessments within R5 and RCC-MRx are detailed and compared, then applied to each material using the appropriate materials data. The two procedures share similar underlying approaches however, some subtle differences may become important within an assessment.