Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Проведение повышенные температуры нормальной и комбинированный давления сдвига пластины воздействия эксперименты через систему нагреватель казенник Сабо

Published: August 7, 2018 doi: 10.3791/57232
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Case Western Reserve University

Summary

Здесь мы представляем подробный протокол нового подхода для проведения воздействия обратной нормальной пластины при повышенной температуре и влияние комбинированных давления и сдвига пластины. Этот подход предполагает использование подогреватель казенник резистивный катушки для нагрева образца, состоявшейся в интерфейсных термостойкие Сабо до желаемой температуры.

Abstract

Представлен новый подход к нормальной или комбинированного давления сдвига пластины воздействия экспериментов на тест температур до 1000 ° C. Этот метод позволяет при повышенной температуре пластины влияние экспериментов, направленных на зондирующего динамического поведения материалов под термомеханические крайностей, а смягчающие несколько специальных экспериментальных проблем при выполнении подобных экспериментов используя подход воздействия обычных пластины. Пользовательские приспособления изготовлены в казенник-конец одноступенчатых газа пистолет на Западный резервный университет Кейза; Эти варианты адаптации включают расширение высокой точностью кусок из стали SAE 4340, который стратегически предназначен для сопряжения существующих ствол при обеспечении высокой толерантности матч в отверстие и пазом. Кусок расширение содержит вертикальные цилиндрические нагреватель колодец, который дома нагреватель Ассамблеи. Резистивный катушки нагреватель головы, может достигать температуры до 1200 ° C, прилагается к вертикального ствола с осевой/вращательных степеней свободы; Это позволяет тонких металлических образцов, состоявшейся в интерфейсных термостойкие Сабо нагревается равномерно по всему диаметром до желаемого испытательной температуры. При нагревании пластину флаер (в данном случае, образец) в конце ствола ствол вместо в конце целевой, несколько важнейших экспериментальных задач может быть предотвращено. К ним относятся: 1) тяжелые изменения в выравнивание целевой пластины при нагреве вследствие теплового расширения нескольких составляющих целевой сборки держателя; 2) проблемы, которые возникают из-за элементов, диагностика, (т.е., полимерной голографической решетки и оптические зонды), слишком близко к подогревом целевой сборки; 3) проблемы, которые возникают для целевой пластин с оптического окна, где решающее значение допусков между образца, скрепление слой и становится все труднее поддерживать при высоких температурах; 4) в случае использования комбинированных сжатия сдвига пластины воздействия эксперименты, потребность в высокотемпературной устойчивостью дифракционными решетками для измерения скорости поперечной частиц на свободной поверхности цели; и 5) ограничения на скорость удара, необходимых для однозначной трактовки измеренной свободной поверхности скорости против профиль времени из-за тепловой размягчения и возможно приносит ограничивающего целевой плит. Используя приспособления, упомянутых выше, мы представляем результаты из серии экспериментов воздействия обратной геометрии нормальной пластины на коммерческих чистоты алюминия в диапазоне температур образца. Эти эксперименты показывают снижение скоростей частиц в затронутые государства, которые являются ориентировочными размягчение материала (уменьшение стресса после выхода потока) с увеличением температуры образца.

Introduction

В инженерных приложениях материалы подвергаются широкий спектр условий, которые могут быть статическими или динамическими в природе, в сочетании с высоким уровнем деформации и температуры в диапазоне от комнаты до плавления. Под этими крайностями термомеханические материала поведение может варьироваться; Таким образом за почти полвека, несколько экспериментов были разработаны направлена к зондирующего динамической реакции и/или другие характеристики материала поведения, в то время как под контролем загрузки режимов1,2,3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14. для металлов, загружены на низких промежуточных штамм ставок (10-6-10 0/s), серво гидравлические или точности винт, универсальные установки для испытаний были использованы для изучения материала ответ подвергаются различные режимы загрузки и уровни деформации. Но как прикладной деформации рост ставок за пределами промежуточных штамм цены (т.е., > 102/s), другие экспериментальные методы становятся необходимыми для зонда механические ответ. Например при загрузке ставки 103/s 5 ×10/4s-полноразмерная или миниатюрных Сплит-Хопкинсон давление бары включить такие измерения производится8,15.

Традиционно, легкие пушки газовые и/или взрыву ведомый тарелка воздействия экспериментов были использованы для изучения динамических неупругости и другие явления, такие как spallation, или этап преобразований, которые происходят с очень высокое напряжение ставок (105-10 7/s)16,,1718,19,20,21,22, или комбинации высоких давлений и динамической загрузки. Обычно, плита воздействия эксперименты включают запуск флаер пластины, перевозимых Сабо, первоначально в конце ствола газовый пистолет, который затем проходит по всей длине ствола и производится столкнуться с тщательно унифицированных стационарных целевой пластины на влияние камеры. В результате воздействия нормальной или комбинированного давления и касательные напряжения создаются во флаер/целевой интерфейс, который путешествие через пространственные размеры плит, как волны продольной или комбинированные продольные и поперечные стресс. Прибытие этих волн на поверхности задней пластины целевой влияют на скорость мгновенного свободной поверхности частицы пластину целевого объекта, который обычно контролируется с помощью интерферометрических методов. Чтобы разрешить интерпретации измеренных частиц скорости по сравнению с время истории, это необходимо, что самолет волны с передней параллельно поверхности влияния создаваться после воздействия14,23. Для обеспечения результативности бывшего, должно произойти с углом наклона влияние порядка меньше одной Милли радиан12,24, с ударных поверхностей Плоскостность лучше, чем несколько микрометров5,25.

Пластина воздействия эксперименты были адаптированы для включать нагревательные элементы, которые позволяют исследования поведения материала для расширения в термомеханических крайности26,27,,2829. Эти приспособления обычно включают добавление индуктора, или резистивный нагревательный элемент до конца целевого газа Гун; Хотя было показано, что эти приспособления экспериментально возможно, подход неизбежно приводит к специальных экспериментальных проблем, которые требуют тщательного соображений. Некоторые из этих экспериментальных осложнений включают дифференциального термического расширения различных составляющих Ассамблеи держатель целевых и/или Юстировочное приспособление при обогреве пластину целевой (образец), которая требует корректировки в режиме реального времени выравнивание, обычно из средств телемеханики выравнивание с непрерывной обратной связи для поддержания решающее значение параллелизма терпимости между пластину образца и целевой. В случае давления сдвига пластины воздействия экспериментальной схемы, Отопление образца требует обычных полимерные решетки заменить высокотемпературные стойкие металлические решетки для того, чтобы контролировать скорость поперечной частицы на свободной поверхности Целевой пластины. Кроме того Отопление образца можно добавить ограничения на скорость удара, которые могут быть использованы в некоторых экспериментальных схем, таких как в высокой нагрузки курс комбинированный давления и сдвига пластины влияние конфигурации, где могут потребоваться особые соображения чтобы предотвратить однозначной интерпретации экспериментальных результатов, которые рассчитываются что используя акустический импеданс передней и задней плиты, который может быть зависит от температуры. И наконец для других экспериментальных схем, которые требуют целевой плита с оптическое окно, допуски между образца, Бонд слой, и/или покрытия, становится все труднее поддерживать высокие температуры19.

Чтобы облегчить экспериментальных задач, упомянутых выше, мы сделали пользовательские адаптации существующих одноступенчатых газа гун расположен в случае Вестерн Резерв университета (КЕЙЗА)7,,3031,32 . Эти изменения позволяют тонких металлических образцов, состоявшейся в интерфейсных термостойкие Сабо нагревается до температуры свыше 1000 ° C, до стрельбы, которые позволяют высокой температуры нормальной или комбинированного давления сдвига пластины воздействия экспериментов, чтобы быть проведено. В отличие от большинства традиционных подходов, используемых для исследования воздействия повышенной температуры плиты этот метод было показано, чтобы облегчить некоторые из экспериментальных задач, описанных выше. Например этот подход использовался для реально достичь углы наклона менее чем одной Милли радиан без необходимости для удаленного наклона перестройки30, или дополнительные оптические элементы для мониторинга изменения наклона во время эксперимента. Во-вторых поскольку целевой пластина остается при температурах окружающей среды, этот метод не требует необходимость специальной высокотемпературной устойчивостью голографической решетки для измерения скорости поперечной частиц в экспериментах наклонный воздействия; Кроме того, выше соударений может использоваться без риска приносит целевой пластины и таким образом, уменьшить сложности в интерпретации экспериментальных результатов. Для добавления, этот подход может использоваться для выполнения высоких температур реверс геометрии нормальной пластины воздействия экспериментов, которые обеспечивают нас-Up отношения для выбора образца материала. Они могут быть получены через сопротивление соответствующие методы, или, Кроме того, анализ разрежения вентилятора от задней поверхности образца, которые несут информацию об изменениях в образец ударной скорости во время разгрузки33,34 . В повышенной температуре комбинированного давления сдвига пластины влияние конфигурации этот подход позволяет динамической неупругости тонких пленок для изучения до широкого температурного и диапазон пластической деформации и нагрузку скорость до 107/s в зависимости от толщины тонких образцов16,27,29.

Мы представим протоколы, необходимые для выполнения типичный повышенной температуры плиты воздействия эксперимент говорилось выше. Это будет сопровождаться раздел, посвященный представителя результаты, полученные с использованием метода настоящего. И наконец обсуждение результатов будет представлен до завершения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. образец и целевая подготовка материала

Примечание: В протоколе ниже, мы будем подробно шаги, необходимые для подготовки образца и целевой материалы, которые будут использоваться позже в эксперименте воздействия обратной геометрии нормальной пластины. В этой установки будет запущен через одноступенчатый газовый пистолет и флаер пластина (также образец), состоявшейся в передней части Сабо, воздействие стационарные цели пластина размещается в зале целевой газовый пистолет. Типичный флаер и целевых пластины Ассамблеи описанные в следующий протокол схематически показано на рисунке 1.

  1. Раздел 99,999% коммерческих чистоты поликристаллического алюминиевой катанки в диски, которые позже будут использоваться как листовка пластины (образцы).
    Примечание: Это можно сделать с помощью пилы медленной скорости для того, чтобы избежать высоких температур и остаточных напряжений в заготовку.
  2. Лицо и поверните образца диски на токарном станке диаметром 76 мм и толщину стенок 5,6 мм.
  3. Просверлите три правильно 5 мм в диаметре на 62 мм диаметр смелые круг на дисках образца, которые позже будут использоваться для обеспечения образцов Сабо.
  4. Измельчить обе стороны пластины образца для достижения плоскостности и параллелизма терпимости около 10 мкм на диаметр образцов.
    1. Выполните грубый круг на поверхности пластины образца с помощью коммерческих доводочные машины с относительно грубых частиц размером (10-20 мкм).
      Примечание: Вес могут добавляться в этот шаг до тех пор, пока внахлест поверхностей достигают даже скучно серый, указывающее единообразия по всей диаметр диска.
    2. Тщательно очистите внахлест образцы с использованием этанола для удаления остаточных частиц и минеральное масло. Затем польский обе поверхности пластины образца 1 мкм алмазная паста на полировки тканью.
    3. Проверка плоскостности образцов, наблюдая светлые полосы интерес под зеленым монохроматического источника света16через оптический квартиру при контакте с поверхностью.
      Примечание: Плоскость может быть определена количественно, наблюдая кривизны светлых полос на поверхности образца, или путем подсчитывать количество полос по диаметру, как показано на рисунке 2.
      1. Перемещение на следующий шаг, если 3 свет полос или меньше видны через диаметр образца, указав, ровность приблизительно 2 мкм. в противном случае, повторите шаги 1.4.1 - 1.4.3 до 3 светлые полосы или лучше достигается.
  5. Повторите шаги 1.1-1.3 для изготовления пластин целевой. Раздел стержень сплава закаленные (высокая прочность) осадков (Таблица материалов) на диски и затем машина с диаметром 25 мм и толщиной 7 мм. Наконец шлифуют обе стороны квартира около 10 мкм.
    1. Коленях обе поверхности плит целевой на доводочные машину с помощью 15 мкм глинозема порошок в минеральном масле до поверхности достичь даже скучный серый вид.
      Примечание: Размер эквивалентного частиц суспензии алмазные может использоваться для достижения скорости удаления и лучше поверхности вдумчиво. Кроме того можно использовать веса.
    2. Повторите шаг 1.4.2.
    3. Проверка плоскостности целевой пластин, повторив шаг 1.4.3. Если наблюдается 1 светло-полоса или лучше перейти к следующему шагу. В противном случае повторите шаги 1.4.1 - 1.4.3 до достижения 1 светло-полоса или лучше. Если необходимы голографической решетки, перейдите к шаг 1.5.4, в противном случае перейдите к шагу 1.6.
  6. Используйте аналогичную процедуру, как описано в шаге 1.1-1.3 изготовить алюминиевые кольца.
    1. Разделе алюминиевой трубы с наружной и внутренней диаметром 41 мм и 32 мм, соответственно, в кольца, а затем сталкиваются стороны толщиной 7 мм.
    2. Просверлите шесть правильно слотов диаметром 3 мм на 34,5 мм диаметр окружности болт. Они будут позже дом шесть предвзятым меди контактов напряжения, которые позволят измерения наклона на воздействия.
    3. Измельчить, коленях, чистота и польский обе поверхности алюминиевых колец, используя процедуры, подробно описанные в шаге 1.4.
  7. Придерживайтесь плоский целевой пластины для алюминиевое кольцо, с помощью двух частей эпоксидной смесь на плоскую, обеспечение буровой установки, как показано на рисунке 3. Разрешить эпоксидной смолы вылечить на ночь при комнатной температуре.
    Примечание: Две части обеспечены плоские стальные сцену с помощью трех винтов, которые нежно руку затягивать так что прикладной давление на цель и кольцо предотвращения утечки наружу эпоксидной.
    1. Удалите любые оставшиеся клей от радиальные пазы или поверхности плит с помощью ацетона.
    2. Вставьте целевой сборки пластины/алюминиевые кольца в POM кольца.
      Примечание: POM диск позднее на будет установлен-держатель целевых с вращательных степеней свободы, которая позволит выравнивание тестовых материалов в рамках ствол.
    3. Отметьте положение шести радиальные пазы на внутренний шаг POM кольца и шесть отверстия через толщиной в отмеченные места.
    4. Раздел 6 медные контакты от золотника 15 AWG эмалированный медный провод длиной ~ 50 мм и удалить эмалированные изоляции слоя от двух из них. Нажмите булавки в пазы в симметричной картины: два контакты заземления размещены в противоположных точках круга. Нажимаем контакты через отверстия и оставить примерно 2 мм, выступающие наружу от поверхности кольца.
      Примечание: Контакты используются для измерения угла наклона и предоставляют сигнал триггера.
    5. Придерживайтесь Бент концы медные контакты к поверхности задней POM кольца с помощью эпоксидной очень быстро параметр.
    6. Использование низкой вязкости смеси двух частей эпоксидной для уплотнения разрыв между алюминиевое кольцо и внутренней стеной POM кольца. Разрешить эпоксидной смолы вылечить на ночь при комнатной температуре.
  8. Удалите избыток 2 мм медные булавки, торчащий из поверхности алюминиевого кольца. Первый раздел, избыток булавки с роторный инструмент, а затем песок, оставшееся до поверхности с помощью мокрой бумаги 300 зерна песка, до тех пор, пока контакты являются почти заподлицо на поверхности алюминиевого кольца.
    1. На коленях, чистота и польский всей Ассамблеи, повторив шаги 1.4.1-1.4.3. Убедитесь, что весь внахлест Ассамблея плоские, чтобы в течение 2-3 светлых полос.
    2. Припой заканчивается шести медные контакты на задней поверхности POM кольца и смонтировать POM кольца для владельца целевой, используя четыре булавки POM диаметр 6,35 мм.

2. Ассамблея пользовательских термостойкие Сабо

  1. Соберите компоненты сборки для жаропрочных Сабо, показанный на рисунке 4.
  2. Прикрепите рым-болт в конце нижней алюминиевой крышкой и обеспечить уплотнительное кольцо и PTFE ключ в пазах крышку.
    Примечание: Ключ и уплотнительное кольцо используются для предотвращения наклона и вращения Сабо во время его путешествия в ствол пушки.
    1. Тянуть провода термо пара через отверстие в нижней части крышки и закрепите провода термо пара в разъем.
  3. Придерживайтесь колпачок к back-end и полностью произвели глинозема силикатных лавы рок трубки для интерфейсных алюминиевой трубки с помощью быстрой настройки двух частей эпоксидной смолы.
  4. Выньте зонд термо пара через отверстие в держателе образца 76,2 мм диаметр Н13 инструмент стальной сплав.
  5. Придерживайтесь держателя образца Н13 для интерфейсных лавовые трубки с помощью высокой температуры цемента, или эквивалентные высокая температура клея.
  6. Примените цемент высоких температур вокруг 25 мм диаметром и 3 мм толщиной лавы диск сидит на вершине концентрических отверстие диаметром внутреннего через толщиной 19 мм держателя Н13. Разрешить высокая температура цемента для высыхания на ночь при комнатной температуре.
  7. Обеспечить образец Н13 держатель образца с помощью трех винтов глинозема и что плоскость образца не изменяется с помощью протокола, описанные в 1.4.3.

3. Ассамблея тестовых материалов в пределах газовый пистолет

  1. Передняя поверхность образца и цели с изопропиловым спиртом, а затем использовать ленту для обеспечения первой поверхности зеркала на поверхность каждого.
  2. Винт затягивайте этап 3-оси движения на экструзии стержень выше пистолет баррель в зале воздействия и прикрепите держатель Призма, перевозящих призму оптической точности на сцену.
  3. Тянуть веревку через ствол и придают веревку Сабо через рым-болт на алюминиевый колпачок.
  4. Место Сабо в ствол с образцом, обращенной к палате воздействия и поместите целевой сборки держатель в целевой камеру перед образца.
  5. Совместите позицию мишени, регулируя четыре булавки позиционирования POM, до тех пор, пока первый поверхности зеркала на целевом выравнивается по первой поверхности зеркала на образце.
    1. Выполните грубо выровнять параллелизма между образца и целевой пластины рассеянный колба и отражающих зеркал. Отрегулируйте стадии до одно непрерывное отражение изображение колбы можно увидеть со всех поверхностей на призму выравнивание.
  6. Использование авто коллиматор24 для достижения тонкой выравнивание.
    1. Отрегулируйте стадии до отраженное изображение креста от задней поверхности призмы выравнивается с изображением, отраженного от первого поверхности зеркала на образце.
    2. Отрегулируйте поворачивая позиционирования винта на держателе целевой отраженное изображение креста от задней поверхности призмы выравнивается с изображением, отраженного от первого поверхности зеркала на целевом целевой сборки.
  7. Удалите первый поверхности зеркала из образца и цели. Также удалите отражающих зеркал, Призма, Призма держателя и этапа перестройки от воздействия камеры.
  8. Вытяните Сабо в казенник-конец газ пистолет с помощью веревки, а затем удалить веревки из крышки.
  9. Оставьте ~ 2,5 мм расстояние между Сабо и нагреватель головы и соответственно отрегулировать длину винтов, которые предотвращают движение обратно Сабо на затвор.
  10. Подключите тепловой пара для диагностического контроля температуры.
    Примечание: Тепловой пара проводов на конце монитор температуры был введен внутрь ствола через вакуумных труб с помощью проходной.

4. расположение и выравнивание диагностики на основе лазера

  1. Положите два резьбовых анкеров в отверстия на задней части держателя зонд фокусера. Завинтите два винта через якорей, до тех пор, пока они достигают POM для включения свободу менять угол падающего луча.
    1. Просверлите отверстие через толщиной в нижней части держателя зонд фокусера и закрепите его на резьбовые цилиндрический магнит.
    2. Тянуть и волоконно-оптических фокусера зонд через алюминиевой трубки и клей зонд в алюминиевой тубе, применяя загородный быстрый набор эпоксидной вокруг головы зонда и кончик алюминиевой трубки. Вставьте головку зонда как вперед в трубку как можно, но не забудьте оставить объектива зонда от эпоксидной смолы. Подождите, пока закаленные эпоксидной загородный быстрый набор.
    3. Подключите оптический фокусера все волоконно оптических НДИ/TDI интерферометра31и место фокусера Ассамблея на держателе целевой, направленный к задней поверхности мишени.
  2. Включите лазер, в этом случае волокна эрбия 2W сочетании лазер, 0,2-0,4 Вт мощности. Далее Отрегулируйте положение зонда фокусера винтами крепится на фокусера Ассамблея пока не достигнуто хорошее сцепление света и приобретенных сигнал оптимизирован.
  3. Настройка переменных соотношение стяжка соответствует интенсивности ведения и Допплер смещается света до тех пор, пока сигнал отбирается осциллограф оптимизирован.
    Примечание: Если требуется диагностика поперечного движения, пожалуйста просмотрите шаги 4,5-4,6.
  4. Положите два резьбовых анкеров в отверстия на задней части держателя фокусера POM и затем затяните два винта через якоря до тех пор, пока они трогают POM.
    1. Просверлите отверстие через толщиной в нижней части держателя зонд фокусера и закрепите его на резьбовые цилиндрический магнит.
    2. Тянуть и волоконно-оптических коллиматор зонд через алюминиевой трубки и клей зонд в алюминиевой тубе, применяя загородный быстрый набор эпоксидной вокруг головы зонда и кончик алюминиевой трубки. Вставьте головку зонда как вперед в трубку как можно, но не забудьте оставить объектива зонда от эпоксидной смолы. Подождите, пока закаленные эпоксидной загородный быстрый набор.
    3. Повторите вышеуказанные шаги в 4.4 сделать две сборки и положил их в зале воздействия.
  5. Отрегулируйте позиции и углы принимающей коллиматоры оптического волокна с магнитом и два винта на держателе POM, до тех пор, пока интенсивность первого порядка дифрагированных балок измеряется мощность мониторов оптимизирован.
  6. Отключите монитор питания и подключите два приема коллиматоры к все волоконно оптических TDI интерферометра31.

5. выполнение высокой температуры обратной геометрии нормальный/давление сдвига пластины воздействия экспериментов

  1. Зафиксируйте основной фланец, завинтив четыре зажимы на входе влияние камеры, а затем закройте камеры, с помощью полиэфирная пленка болтами к вторичной фланца.
  2. Повысить давление печать ~ 207 кПа, а затем закройте газовый пистолет на конце ствола, затянув винты во фланце.
  3. Включите вакуумный насос казенник, а затем включите целевой палата конце вакуумного насоса.
  4. Убедитесь, что не движение Сабо к камере, вызванные разницей давления между передней и задней части Сабо. Подождите до тех пор, пока Палата эвакуированы на давление менее 100 mTorr.
  5. Включите систему измерения скорости воздействия на основе лазера амплитуда Сабо.
  6. Перемещать нагреватель вплоть до указанной позиции и включите нагреватель. Увеличивайте температуру нагревателя с шагом 100 ° C, пока не будет достигнут желаемый образец температуры.
  7. Давление включения камеры дампа ~ 1103 кПа и камеры нагрузки до желаемого уровня в зависимости от выбранного влияние скорости. Кроме того обеспечить Сабо зрелище в палату воздействия.
  8. Выключите прибор и немедленно перемещать нагреватель вверх к нагреватель хорошо. Запись температуры отображается на диагностический монитор измерения от термопар Сабо на поверхности образца.
  9. Сразу же откройте клапан для печать и выпуска дамп обжиг камеры после уплотнения давление падает до нуля.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

82,5 мм отверстие, длина 6 м, одноступенчатый газовый пистолет на КЕЙЗА способен ускорения 0,8 кг снарядов на скорости до 700 м/с был использован в настоящее время экспериментов. Рисунок 5 показывает фотографию объекта модифицированных газ пистолет на КЕЙЗА. До стрельбы, пользовательские разработан Сабо размещается в нагреватель удлинителем, показанный на рисунке 6. Расширение часть осуществляет вертикальный обогреватель ну включение подогреватель резистивный катушки для перемещения и из путь Сабо. Этот нагреватель катушки позволяет пластину флаер, состоявшейся в передней части Сабо нагревается через свободный излучения под вакуумом для желаемого испытательной температуры. Сабо пользовательских предназначен для перевозки пластину с подогревом флаер и уменьшить тепловой поток от пластины флаер в тело Сабо, таким образом смягчения рисков для захвата Сабо вследствие возможного теплового расширения Сабо тела. Дизайн пользовательских Сабо схематически показан на рисунке 7. Ключом к разработке является керамический изолятор трубы, изготовленные из полностью произвели алюминия силикат, выбрали для своей низкой теплопроводностью, низкий коэффициент теплового расширения и отличную стойкость по сравнению с другими коммерчески доступных обрабатываемая керамики. После достижения требуемой температуры испытательной нагреватель голова вручную переехал из путь снаряд и размещены в пределах нагреватель хорошо. Просто до стрельбе газ, температура образца записывается через термопара зонд, прилагается к передней части плиты флаер. Для этого конкретного эксперимента, скорость снаряда приблизительно 100 м/с, Кроме того, если постоянное ускорение, она занимает чуть более одной десятой секунды для снаряда для достижения цели, таким образом, температура, зарегистрированная как раз перед считается, хорошая оценка температуры исходного образца при ударе. Далее выполняется обжиг протокол. Когда в затвор печать давление достигает атмосферное давление, и стрельбы давление сбрасывается в дамп обжиг камеры, поддержание уплотнение между загрузки камеры и пистолет баррель смещается назад поршень. Это позволяет для высокого давления газа быстро вытекать наружу из казенника и запустить Сабо. Сабо путешествия вниз по длине ствола и производится воздействие с стационарные цели пластины в камере воздействия.

Пользовательские разработан Сабо позволяет пластину флаер быть нормальной или наклонные по отношению к оси движения. Рисунок 8 и 9 рисунок схематически показывают пластину обратное нормальное и косые влияние конфигурации, соответственно; Однако только обратное нормальное плита влияние конфигурации описан в настоящей рукописи. На рисунке 10 показана фотография держатель типичный целевой сборки, используемые в этих экспериментах. Вращательных степеней свободы обеспечивают точное выравнивание целевой пластины на пластину флаер. Выравнивание выполняется с помощью точности механической призмы в сочетании с автоколлиматором, как схематически показано на рисунке 11. Во время выравнивания параллельные лучи от Автоколлиматор отражения от поверхности Призма, target и флаер плита; третьего луча отражается от внутренней поверхности призмы. Отраженный лучи остаются параллельными, только в том случае, если колесо обозрения и целевой поверхности пластины параллельно друг другу и перпендикулярно задней поверхности призмы. Параллельные лучи в ближайшие будет затем сходятся в форме одного изображения на визира Автоколлиматор, означающий, что поверхности выровнены.

Для обратного нормальной пластины воздействия схемы, при ударе нормальных напряжений создаются во флаер/целевой интерфейс, который путешествие через пространственные размеры плит, как волна продольное напряжение с фронтом параллельно поверхности влияния (при условии, что ровность и допусками параллельности выполнены). При ударе напряжение предвзятым булавки соприкасаться пластины металлические флаер, перевозимых Сабо, создавая путь к земле. Сигналы от shorted булавки контролируются через цепь приобретение наклона, оцифрованы и затем записал через осциллографа. Эти сигналы предоставить количественную информацию относительно максимального наклона на воздействие, а также плоскости наклона и дополнительно триггера импульса для осциллограф начать запись сигналов от нормального движения диагностики. В настоящем исследовании в-дом-построен на основе всех волоконной оптики в сочетании нормальной и поперечного перемещения интерферометр используется для отслеживания свободного движения поверхности мишени (Рисунок 12). На рисунке 13 показано необработанные данные, записанные во время эксперимента влияние нормальной пластины успешный обратный геометрии. Данные в этом участке позволяют пользователю подтвердить, что указано выше протокола была выполнена правильно. Красным цветом показан сигнал, представленной схеме приобретения наклона. Для этого эксперимента, разница во времени между замыканием контактов первый и последний напряжения предвзятым составляет примерно 180 НС, которые показывает, что расстояние между первой и последней точки соприкосновения во время удара было около 18 мкм (учитывая, что снаряд ездил на 100 м/с), поэтому максимальный угол наклона при ударе измеряется через круг болт 34,5 мм был приблизительно 0.52 мрад. Если протокол выравнивание не выполняется удовлетворительно, намного больше время наклона будет соблюдаться, и больше, чем пару мрад может convolute ударной волны профиля уровня наклона измеряется на свободной поверхности. Еще одним свидетельством успешного эксперимента является разница во времени между первым shorted pin и прибытия продольной волны на свободной поверхности пластины целевой. Волна стресс, приданный воздействия путешествия с постоянной скоростью, при том условии, что целевой пластина остается упругой. Для сплава стержня, используемые в данном исследовании скорость продольной волны приблизительно 5820 м/сек, таким образом, зная толщину мишени, 7 мм, свидетельствует о том, что продольной волны должны прибыть около 1,2 МКС после удара. В рисунке 13прибытие продольное напряжение волны характеризуется быстрой избили частоты и амплитуды разновидность сигнала, приобретенные от нормального движения диагностики. Позднее прибытие волны продольное напряжение может означать большой наклон, неупругости целевой плиты, или ненадлежащее целевой подготовки Ассамблеи.

На рисунке 14 показана схема стресса против диаграмму скорости частиц для общего нормальной шок сжатия пластины влияние эксперимента, в котором оба подогретую флаер и целевой пластины могут пройти упруго пластической деформации при ударе. Локусов всех государств скорость стресс/частиц для целевого плиты под одноосная деформация представлена черный кривой, проходящей через начало координат, а локусов всех государств скорость стресс/частиц для flyer представлена черная кривая пересекающие ось скорость частицы скоростью снаряда. Красная кривая, пересекающие ось скорость частицы скоростью снаряда предназначен для иллюстрации возможных последствий температура на Локус государств для образца. Для воздействия против комнатной температуры образца в интерфейсе образца/цель целевой пластина движется от ООН загрузки состояния (1), загруженного состояние (3), после штрих пунктирную линию (Raleigh) с уклоном, равным продольной импеданс пластину целевой материал в состоянии (3), в то время как образец пластина движется из выгружен состояния (2) в состоянии загрузки (3), Рейли линии с уклоном, равным продольное сопротивление образца на государственном (3). Пересечение между этими двумя линиями показывают максимальный стресс и скорости государства, достижимых через импеданс соответствия в ходе этого эксперимента на интерфейсе образца/цель. Кроме того скорость государствами стресс/частиц на выборки/целевого интерфейса влияет скорость частицы государства на свободной поверхности целевого пластины, это показано как государство (4). Воздействие против образца с нижней продольной акустический импеданс, приведет к изменению в достижимых государствах в интерфейсе образца/целевой (3) (5) и, следовательно, на свободной поверхности мишени из (4) (6), таким образом, это показывает, как незначительные изменения в продольных акустических сопротивление образца обнаруживаются путем наблюдения за скорость частицы на свободной поверхности пластины целевого объекта.

Обратите внимание, что скорость частицы на свободной поверхности целевого по крайней мере дважды, что скорости частиц на интерфейсе образца/цель, но этот фактор изменения как функцию скорости распространения волн пластиковых, следовательно, состояние стресса на образце / интерфейс целевого оценивается с использованием7

Equation 1

где Equation 2 интервал времени дискретизированный представлены как Equation 3 , где h обратна дискретизации осциллограф (2,5 x 10 10/s), Equation 4 где L — Толщина плиты целевой и Equation 5 это зависит скорость средняя стресс пластиковых распространения в пластину целевые измеряется на свободной поверхности во время Equation 2 . Equation 6 , и Equation 7 , соответственно, скорость продольной волны плотности и эластичное целевой пластины и Equation 8 — скорость измерения частиц на свободной поверхности пластины целевой. Кроме того от измеренной свободной поверхности частицы скорости соответствует скорости плато (состояние (3)), продольные акустический импеданс флаер (образец) могут быть оценены с использованием32

Equation 9

Рисунок 15 показывает скорость след свободной поверхности частиц, полученные от нормального движения диагностики. Эта трассировка первоначально проявляется относительно резкий рост скорости, связанных с динамикой воздействия, следуют плато результате импеданс матч между пластинами флаер и цель которых поддерживается через продолжительность эксперимента. Начальная скорость подъема непосредственно связана с динамической прочности и зарождающегося пластичного течения материала пластины целевого объекта, в то время как скорость на плато шок связано с импеданс матч между пластинами целевой и листовки. На рисунке ясно показывает постепенное снижение скоростей частиц на плато скорости фронта волны и частицы как функция увеличения температуры, предлагая возможные теплового размягчения и/или монотонно снижение продольное сопротивление образец материала с температурой.

Более интересный результат можно увидеть в Рисунок 16, который показывает полученную нормальной свободной поверхности частицы скорости трассировки из обратный геометрии нормальной пластины воздействия эксперименты на коммерческих чистоты поликристаллического магния. Аналогично, Рисунок 15, Рисунок 16показывает монотонно снижение скоростей частиц на плато шок с увеличением температуры в диапазоне 23-610 ˚C, однако, при температурах сверх этого уровня (т.е., 617, 630 ° c), обращение вспять этой тенденции можно ясно наблюдать. Это увеличение скорости частицы предполагает увеличение шок сопротивление образца материала, Кроме того, предполагая, что упругие константы материала уменьшаться как функция увеличения температуры, то увеличение шок сопротивление, в этом дело, предполагает увеличение текучести или пластиковые модуль упругости материала образца. Тщательно, глядя на Рисунок 16(b) можно увидеть, что увеличение скорости частиц на плато шок сопровождается увеличение уровней скорости частиц на протяжении первоначального увеличение скорости След частиц, который коррелирует с уровни стресса на интерфейсе образца/цель во время incipient пластичности материала образца. Рисунок 17 показывает микроскопии сечения поверхности влияния после тестирования образцов. Изображения показывают две заметные эффекты на микроструктуры в результате повышения температуры. Во-первых на снимках зерна созревания с повышении температуры образца, которая ожидается. Однако изображения также показывают изменения в Твин группы образований, которые проявляются в виде табличных функций или линии с конечной шириной прорезать зерна. Тщательно глядя на изображения, соответствующая температура колеблется от 23 до 500 градусов, ясное уменьшение в Твин группах наблюдаются с ростом температуры. Однако, при более высоких температурах (т.е., 610, 617, 630 ˚C) наблюдаются возрождение этих Твин полос, которые свидетельствует о том, что формирование группы Твин благоприятствования в последнем конце этого температурного диапазона. Так как пластической деформации в магния за счет конкурирующих механизмов Твин группы формаций и скольжения, это правдоподобным, что формирование группы благоприятствования Твин, наблюдается на высокие температуры теста предполагает, что скольжения стало труднее в этих условиях.

Figure 1
Рисунок 1: схема типичного флаер пластины и целевых пластины Ассамблеи. Эта цифра показывает простой схемы флаер и целевых пластины сборок, используемых в нынешней экспериментальной конфигурации. Углубленное протокол для подготовки этих частей подробно в шагах 1.1-1.7. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: фотография метода измерений плоскостности. Эта цифра показывает Измерение плоскостности на тарелках, поместив оптически плашмя на поверхности интерес под зеленым монохроматического света. Плоскостности может быть количественные (), наблюдая кривизны светлых полос на поверхности образца, или (b), подсчитывая количество полос через диаметр. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: фотография квартиры обеспечение Рог. Эта цифра показывает пластину целевой и алюминиевое кольцо обеспечены плоские стальные сцену с помощью трех винтов, которые нежно руку затягивать так что прикладной давление на цель и кольцо предотвращения утечки эпоксидной. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: фотография компонентов в дизайн Сабо. Эта цифра показывает компоненты сборки пользовательских термостойкие Сабо. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5: газовый пистолет объекта на КЕЙЗА. Эта цифра показывает фотографию объекта одноступенчатый газовый пистолет в университет Кейс Вестерн Резерв. Показано в красном является обычай разработана система отопления которых совпадала с существующими ствол, и позволяет желаемого температурные условия для передал Сабо. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6: схема системы отопления. Эта цифра показывает схема системы отопления, придает высокого давления одноступенчатые газ-казеннойчастипушки. Пользовательские расширения кусок включает нагреватель колодец, который дома резистивный нагревательный прибор катушки, состоявшейся на ножке с осевой и вращательных степеней свободы. Эта катушка может двигаться в соответствии с снаряда и тонких металлических образцов тепла в передней части Сабо воздействию температур свыше 1000 ° C, до стрельбы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7: схема-жаростойкие Сабо. На рисунке показана схема Сабо, используемые в текущей экспериментальной конфигурации. Труба Силиката Глинозема помогает смягчить тепловой поток от подогревом тонких металлических образцов на Сабо тело, таким образом к минимуму риск захвата Сабо в ствол из-за возможных теплового расширения Сабо тела. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 8
Рисунок 8: схема эксперимента воздействия высокой температуры обратной конфигурации нормальной пластины. Сабо, перевозящих пластину с подогревом флаер propelled вниз ствол и сделал с целевой сборки. При ударе булавки, внахлест заподлицо с целевой пластины обеспечивают триггера пульс и наклонить диагностики, в то время как свободное движение поверхности пластины целевой контролируется через пользовательские построен PDV. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 9
Рисунок 9: схема эксперимента влияние типичный симметричный наклонный пластина. В этой конфигурации флаер пластина склоняется по отношению к оси движения, который при ударе обеспечивает как обычных, так и поперечной компоненты движения в отношении к нормальной ударной поверхности. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 10
Рисунок 10: фотография типичный целевой сборки держатель. Эта цифра показывает типичный целевой сборки держатель для экспериментов воздействия либо нормальный или наклонный пластины. Целевой сборки, показано в центре присоединен к держатель целевых через POM булавки, и вращательных степеней свободы включить точное выравнивание производится. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 11
Рисунок 11: выравнивание схема Призма. Эта цифра показывает иллюстрации выравнивание схемы флаер и целевой пластины угловые призму высокой точности в сочетании с автоколлиматором. Параллельные лучи (показано красным цветом) от Автоколлиматор отражения от поверхности Призма, target и флаер пластины, третий луч отражает внутренней поверхности призмы. Отраженный лучи (показано в черном) сохранить параллелизм, учитывая, что колесо обозрения и целевой поверхности пластины параллельно друг другу и перпендикулярно задней поверхности призмы. В ближайшие параллельные лучи сходятся для формирования одного изображения на прицельную Автоколлиматор. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 12
Рисунок 12: схема пользовательского основе всех волоконно оптических комбинированная система интерферометр нормальной и поперечного перемещения. Эта конфигурация использует изменение PDV, показано в синие, как контролировать нормальное движение плиты целевой, и осветить голографической решетки на свободной поверхности мишени, создавая несколько порядок дифрагированных пучков. Эти балки (обычно первый заказ) могут быть сочетании обратно в волокна и объединены для создания избили частоты колебаний пропорциональна поперечного движения целевой пластины, это показано красным цветом. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 13
Рисунок 13: необработанные данные от типичного нормальной пластины воздействие эксперимент. Эта цифра показывает записываемого сигнала, полученные в ходе эксперимента влияние нормальной пластины типичный обратной геометрии. Показано в красном, сигнал получается из shorted напряжения предвзятым булавки, придает алюминиевое кольцо во время удара. Разница во времени между первым и последним shorted pin дать оценку максимальный угол наклона при ударе, и порядок, из которых соединены контакты включения оценок относительно плоскости наклона производится. Показано в черном, сигнал получается из нашего нормального движения диагностики, здесь избили частоты колебаний связаны с нормального движения свободной поверхности пластины целевого объекта. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 14
Рисунок 14: стресс против диаграммы скорости частиц для эксперимента влияние нормальных пластина Обратный конфигурации. Эта цифра показывает напряжение против диаграммы скорости частиц для эксперимента влияние повышенной температуры обратной геометрии нормальной пластины. Кривой центрированного происхождения детали Локус всех государств стресс, достижимых для изотропной целевой пластины, тогда как кривой, происходящих на V0 детали Локус всех государств для образца материала при комнатной температуре, Кроме того, красная кривая пересекающиеся Vo предназначен чтобы показать возможный эффект увеличения температуры. При ударе против комнатной температуры образца целевой пластина движется от ООН загрузки состояния (1) в состоянии загрузки (3), тогда как, если влияние против подогретую образца, целевой будет двигаться от государства (1) состояние (5), следовательно, сдвиг свободной поверхности государства скорость частицы (4) (6). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 15
Рисунок 15: нормальный свободной поверхности скорость записи для текущей экспериментальной конфигурации. Эта цифра показывает скорость трассировки свободной поверхности частицы, полученные от нормального движения диагностики. Эта трассировка первоначально проявляется относительно резкий рост скорости, связанных с динамикой воздействия, следуют плато результате импеданс матч между пластинами флаер и цель которых поддерживается через продолжительность эксперимента. Начальная скорость подъема непосредственно касается стресса в образце Аль на интерфейсе флаер/цель как шок развивается, в то время как скорость на плато шок связана с сопротивлением матч между объектом и флаер пластины. В общем, сюжет показывает снижение скорости частиц, с ростом температуры, и это свидетельствует о том, возможно теплового размягчения образца материала в нынешних условиях загрузки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 16
На рисунке 16. Нормальный свободной поверхности частицы скорости трассировки полученных эксперименты, проведенные на коммерческих чистоты поликристаллического магния. (a) показывает, монотонно уменьшается скоростей частиц на плато шок для температур в диапазоне от комнаты до 610 ˚C, однако при более высоких температурах (617, 630 ˚C), обратная тенденция. (b) показывает, что это увеличение скорость частицы проявляется также в первоначальный рост скорости След частиц. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 17
Рисунок 17. Микромасштабной изображений поперечного сечения после воздействия испытания образцов. Изображения показывают две заметные эффекты на микроструктуры образцов в результате повышения температуры. Во-первых на снимках зерна созревания с ростом температуры образца, но более интересным является изменение в Твин группы образований, которые проявляются в виде табличных функций или линии с конечной шириной прорезать зерна. Для температур, начиная от 23 – 500 ° c, снижение в формировании группы Твин может наблюдаться, однако, как температура увеличилась за этой точкой (например, 610, 617, 630 ˚C) явно наблюдаются возрождение Твин полос. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Метод и протокола указано выше подробные процедуры для надлежащего выполнения обратной геометрии нормальной пластины воздействия эксперимент при повышенных температурах. В этом подходе мы делаем пользовательские модификации ствол в конце высокого давления (затвор) существующей газовой пушки в Западный резервный университет Кейза, дом резистивный нагревательный прибор катушки с осевой и вращательных степеней свободы. Система катушки резистивный нагревательный прибор позволяет тонких алюминиевых образцов, состоявшемся в интерфейсных нагреватель устойчив Сабо, нагревается до температуры плавления (свыше 640 ° C), до стрельбы. Используя нагреватель жилья адаптации, в сочетании с жаропрочного Сабо, повышенной температуры плиты воздействия эксперименты были проведены без необходимости в специальных экспериментальных соображения, которые являются типичными при использовании традиционного подхода, такие как , потребность удаленного наклона перестройки с реального времени обратной связи для поддержания параллелизма целевой и флаер плит во время нагрева. В целом новый подход значительно уменьшает количество шагов в разделе протокол, когда по сравнению с традиционным подходом.

В разделе экспериментальный протокол, мы подробно шаги, необходимые для: 1) образца и целевая подготовка, где колесо обозрения и целевой пластины тщательно обработанные, внахлест и полируется, до в пределах допусков параллелизма и плоскостности, необходимых для Создание плоских волн с передней достаточно параллельно поверхности влияния; 2) Ассамблея пользовательских термостойкие Сабо, способных обеспечения подогревом образца пластины, при смягчающих тепловой поток в тело Сабо и ствол. Кроме того Сабо дома ключ, который подключается к существующий ключ путь в пистолет баррель для предотвращения вращения всего Сабо Ассамблеи во время ее путешествия по всей длине ствола. И наконец в шагах 3-5 мы подробно протокол для выравнивания образца и целевых плит до проведения экспериментов, Отопление пластину флаер (образец) и выполнения экспериментов. В последующем разделе мы показали, как может быть проверена точность протокола от исходных данных, предоставляемых на рисунке 1. Наконец мы представляем результаты от успешной при повышенной температуре нормальной пластины воздействия экспериментов, которые позволяют проводить измерения скорости государств стресс/частиц на интерфейсе образца/цели, а также температуры зависит от продольных акустических Импеданс образца материала.

В ближайшем будущем с соответствующими изменениями к дизайну Сабо, этот метод ожидается позволит даже выше температуры плиты воздействия экспериментов, которые даст возможность его использования в зондирующего динамическое поведение материала выше точки плавления материалов на вблизи температуры плавления. Учитывая универсальность этого подхода, будет использоваться несколько различных экспериментальных конфигураций для изучения динамических материалов поведение сквозные. Например при повышенной температуре, что эксперименты влияние обратной геометрии пластины может быть надлежащим образом разработана для измерения ударной волны скорости в металлов на повышение температуры, в то время как давление сдвига пластины воздействия может быть эксперименты для оценки динамический неупругости в больших штаммов и ультра-высоких стрижка.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Авторы хотели бы признать финансовой поддержке Министерства энергетики США через руководство науки академических Альянс МЭ/НАЯБ (де-NA0001989 и де-NA0002919) в проведении этого исследования. Наконец авторы хотели бы поблагодарить за их сотрудничество в поддержку проходящих усилия в текущие и будущие расследования Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
99.999% commercial purity polycrystalline aluminum Goodfellow AL007970 Material for flyer plate (sample)
H13 tool steel Fabrication Center of CWRU N/A Material for the sample holder
Solution treat & age Inconel 718 alloy High Temp Metals N/A (1.005/1.015)" Dia x 24", Material for target plate
Photoresist S1805 MicroChem N/A Material of the photoresist for holographic grating
Developer CD-26 MicroChem N/A Developer to the photoresist for holographic grating
Aluminum 6063 tube McMaster-Carr 4568T19 Material for the ring in target assembly
Black Delrin (R) Acetal Resin Rod (4-1/2" Dia.) McMaster-Carr 8576K81 Material for the Delrin holder in target assembly
White Delrin (R) Acetal Resin Rod (1/4" Dia.) McMaster-Carr 8572K51 Material for the Delrin pins in target assembly
Aluminum 6061 tube McMaster-Carr 9056K24 Material for the body in projectile assembly
Aluminum 6061 rod McMaster-Carr 8974K88 Material for the cap in projectile assembly
Teflon sheet McMaster-Carr 8711K98 Material for the key
LAVA-FF - Alumina Silicate disc Technical Products CWR-033116-1
LAVA-FF - Alumina Silicate tube Technical Products ALR11515
Alumina Pan Slotted Head Bolt Ceramco A83200PANSLT0.500
409 N70 Buna-N O-ring The O-ring Store B70409
Loctite Hysol 9412 adhesive Loctite 83107
High Temperature Cements OMEGA Engineering OB-300
Extra fast-set epoxy Ellsworth 4001
Mylar sheet McMaster-Carr 8567K94

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Davies, R. M. A critical study of the Hopkinson pressure bar. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 240, 375-457 (1948).
  2. Kolsky, H. An investigation of the mechanical properties of materials at very high rates of loading. Proceedings of the Physical Society. Section B. 62, 676 (1949).
  3. Gilat, A., Cheng, C. -S. Torsional split Hopkinson bar tests at strain rates above 104s− 1. Experimental Mechanics. 40, 54-59 (2000).
  4. Harding, J., Wood, E., Campbell, J. Tensile testing of materials at impact rates of strain. Journal of Mechanical Engineering Science. 2, 88-96 (1960).
  5. Clifton, R. J., Klopp, R. W. Pressure-shear plate impact testing. Metals handbook. 8, 230-239 (1985).
  6. Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. Mechanical Response of 99.999% Purity Aluminum Under Dynamic Uniaxial Strain and Near Melting Temperatures. International Journal of Impact Engineering. 113, 180-190 (2017).
  7. Wang, T., Zuanetti, B., Prakash, V. Shock Response of Commercial Purity Polycrystalline Magnesium Under Uniaxial Strain at Elevated Temperatures. Journal of Dynamic Behavior of Materials. 3, 497-509 (2017).
  8. Dike, S., Wang, T., Zuanetti, B., Prakash, V. Dynamic Uniaxial Compression of HSLA-65 Steel at Elevated Temperatures. Journal of Dynamic Behavior of Materials. 3, 510-525 (2017).
  9. Okada, M., Liou, N. -S., Prakash, V., Miyoshi, K. Tribology of high speed metal-on-metal sliding at near-melt and fully-melt interfacial temperatures. Wear. 249, 672-686 (2001).
  10. Prakash, V., Clifton, R. J. Fracture Mechanics: Twenty Second Symposium (vol. 1). , Astm Special Technical Publication. (1992).
  11. Prakash, V., Mehta, N. Uniaxial Compression and Combined Compression-and-Shear Response of Amorphous Polycarbonate at High Loading Rates. Polymer Engineering and Science. 52, 1217-1231 (2012).
  12. Lee, Y., Prakash, V. Dynamic fracture toughness versus crack-tip speed relationship at lower than room temperature for high strength 4340VAR structural steels. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 46, 1943-1967 (1998).
  13. Lee, Y., Prakash, V. Dynamic brittle fracture of high strength structural steels under conditions of plane strain. International Journal of Solids and Structures. 36, 3293-3337 (1999).
  14. Yuan, F., Prakash, V., Lewandowski, J. J. Shear yield and flow behavior of a Zirconium-based bulk metallic glass. Mechanics of Materials. 42, 248-255 (2010).
  15. Shazly, M., Prakash, V., Draper, S. Mechanical behavior of Gamma-Met PX under uniaxial loading at elevated temperatures and high strain rates. International Journal of Solids and Structures. 41, 6485-6503 (2004).
  16. Klopp, R., Clifton, R., Shawki, T. Pressure-shear impact and the dynamic viscoplastic response of metals. Mechanics of Materials. 4, 375-385 (1985).
  17. Arvidsson, T. E., Gupta, Y., Duvall, G. E. Precursor decay in 1060 aluminum. Journal of Applied Physics. 46, 4474-4478 (1975).
  18. Gilat, A., Clifton, R. Pressure-shear waves in 6061-T6 aluminum and alpha-titanium. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 33, 263-284 (1985).
  19. Barker, L., Hollenbach, R. Shock wave study of the α⇄ε phase transition in iron. Journal of Applied Physics. 45, 4872-4887 (1974).
  20. Shazly, M., Prakash, V. Shock response of a gamma titanium aluminide. Journal of Applied Physics. 104, 083513 (2008).
  21. Yuan, F., Prakash, V., Lewandowski, J. J. Spall strength and Hugoniot elastic limit of a Zirconium-based bulk metallic glass under planar shock compression. Journal of Materials Research. 22, 402-411 (2007).
  22. Yuan, F. P., Prakash, V., Lewandowski, J. J. Spall strength of a zirconium-based bulk metallic glass under shock-induced compress ion-and-shear loading. Mechanics of Materials. 41, 886-897 (2009).
  23. Prakash, V. A pressure-shear plate impact experiment for investigating transient friction. Experimental Mechanics. 35, 329-336 (1995).
  24. Kumar, P., Clifton, R. Optical alignment of impact faces for plate impact experiments. Journal of Applied Physics. 48, 1366-1367 (1977).
  25. Prakash, V. Time-resolved friction with applications to high speed machining: experimental observations. Tribology Transactions. 41, 189-198 (1998).
  26. Frutschy, K., Clifton, R. High-temperature pressure-shear plate impact experiments using pure tungsten carbide impactors. Experimental mechanics. 38, 116-125 (1998).
  27. Frutschy, K., Clifton, R. High-temperature pressure-shear plate impact experiments on OFHC copper. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 46, 1723-1744 (1998).
  28. Zaretsky, E., Kanel, G. I. Effect of temperature, strain, and strain rate on the flow stress of aluminum under shock-wave compression. Journal of Applied Physics. 112, 073504 (2012).
  29. Grunschel, S. E. Pressure-shear plate impact experiments on high-purity aluminum at temperatures approaching melt. , Brown University. (2009).
  30. Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. A Novel Approach for Plate Impact Experiments to Determine the Dynamic Behavior of Materials Under Extreme Conditions. Journal of Dynamic Behavior of Materials. 3, 64-75 (2017).
  31. Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. A compact fiber optics-based heterodyne combined normal and transverse displacement interferometer. Review of Scientific Instruments. 88, 033108 (2017).
  32. Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. Mechanical response of 99.999% purity aluminum under dynamic uniaxial strain and near melting temperatures. International Journal of Impact Engineering. 113, 180-190 (2018).
  33. Duffy, T. S., Ahrens, T. J. Compressional sound velocity, equation of state, and constitutive response of shock-compressed magnesium oxide. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 100, 529-542 (1995).
  34. Tan, Y., et al. Hugoniot and sound velocity measurements of bismuth in the range of 11-70 GPa. Journal of Applied Physics. 113, 093509 (2013).

Tags

Инжиниринг выпуск 138 эксперименты воздействия повышенной температуры пластины нормальной пластины воздействие комбинированный давления сдвига пластины воздействия вблизи расплава температуру ультра-высокое напряжение ставки динамическое поведение материала при экстремальных условиях
Проведение повышенные температуры нормальной и комбинированный давления сдвига пластины воздействия эксперименты через систему нагреватель казенник Сабо
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V.… More

Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. Conducting Elevated Temperature Normal and Combined Pressure-Shear Plate Impact Experiments Via a Breech-end Sabot Heater System. J. Vis. Exp. (138), e57232, doi:10.3791/57232 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter