Waiting
Login processing...

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

Engineering

إجراء رفع درجة حرارة طبيعية والجمع بين الضغط-الإمالة لوحة أثر التجارب عن طريق نظام سخان Sabot المؤخرة في نهاية

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

Summary

نقدم هنا، بروتوكول مفصل لنهج جديد لإجراء تأثير لوحة طبيعية عكس درجة حرارة مرتفعة، وتأثير الجمع بين الضغط والقص لوحة. هذا النهج ينطوي على استخدام سخان نهاية المؤخرة لفائف مقاوم للحرارة عينة عقد في الواجهة الأمامية sabot المقاوم للحرارة إلى درجة الحرارة المطلوبة.

Abstract

ويقدم نهجاً جديداً لإجراء القص الضغط العادي و/أو مجتمعة لوحة أثر تجارب في اختبار درجة حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية. الأسلوب الذي يتيح درجة حرارة مرتفعة أثر لوحة تجارب تهدف إلى سبر السلوك الديناميكي للمواد تحت النقيضين حراري، مع تخفيف عدة تحديات التجريبية الخاصة التي تواجهها أثناء القيام بتجارب مماثلة استخدام نهج الأثر اللوحة التقليدية. تعديلات مخصصة مصنوعة في نهاية المؤخرة لمدفع الغاز مرحلة واحدة في قضية جامعة الاحتياطي الغربية؛ هذه التعديلات تشمل توسيع تشكيلة الدقة قطعة مصنوعة من الفولاذ 4340 ساي، الذي يستهدف استراتيجيا ورفيقه ماسورة البندقية القائمة بينما توفر تسامح عالية مطابقة لتتحمل ومجرى الخابور. قطعة ملحق يحتوي على عمودي أسطواني سخان-بئر، الذي يضم جمعية سخان. لفائف مقاوم سخان-رئيس، قادرة على الوصول إلى درجات حرارة تصل 1200 درجة مئوية، أرفقت جذع رأسي مع درجات محوري/التناوب من الحريات؛ وهذا يتيح عينات معدنية رقيقة المعقود في الواجهة الأمامية sabot المقاوم للحرارة تكون ساخنة شكل موحد عبر القطر إلى درجة حرارة الاختبار المطلوب. بالتدفئة لوحة إعلانية (في هذه الحالة، العينة) في المؤخرة-نهاية ماسورة البندقية بدلاً من نهاية الهدف، يمكن تفادي العديد من التحديات الحاسمة التجريبية. وتشمل هذه: 1) تغييرات حادة في محاذاة لوحة الهدف أثناء التسخين بسبب التمدد الحراري لمقومات عدة للجمعية حامل المستهدفة؛ 2) التحديات التي تنشأ بسبب عناصر التشخيص، (أي.، المشابك المجسم البوليمر، والمجسات الضوئية) يجري قريبة جداً من الهدف ساخنة الجمعية العامة؛ 3) التحديات التي تنشأ عن لوحات الهدف مع إطار بصري، حيث السندات التحمل حاسمة بين العينة، طبقة، والنافذة التي تزداد صعوبة للحفاظ على درجات حرارة عالية؛ 4) بالنسبة للجمع بين القص ضغط صفيحة أثر التجارب، والحاجة إلى مقاومة للحرارة العالية حيود المشابك لقياس سرعة الجسيمات عرضية على السطح الحر لهذا الهدف؛ و 5) القيود المفروضة على أثر السرعة اللازمة للتفسير لا لبس فيها لقياس السرعة السطحية مجاناً مقابل الشخصية الوقت سبب الحرارية تليين وربما تسفر عن لوحات الهدف المحيط. عن طريق استخدام التعديلات المشار إليها أعلاه، نقدم نتائج سلسلة من الهندسة العكسية لوحة طبيعية أثر تجارب على نقاء التجارية الألومنيوم في طائفة من درجة حرارة العينة. هذه التجارب تظهر تناقص سرعات الجسيمات في الدولة المتأثرة، والتي تدل على مواد تليين (انخفاض في التدفق العائد بعد الإجهاد) مع زيادة درجة حرارة العينة.

Introduction

في التطبيقات الهندسية، تتعرض المواد لمجموعة واسعة من الظروف التي يمكن أن تكون ثابتة أو ديناميكية في طبيعتها، مقرونة بمستويات عالية من التشوه ودرجات حرارة تتراوح بين غرفة القرب من نقطة الانصهار. تحت هذه النهايات حراري سلوك مادي يمكن أن تختلف جذريا؛ وهكذا، على مدى ما يقرب من قرن، تجارب عديدة قد وضعت تهدف نحو يحقق الاستجابة الحيوية و/أو الخصائص الأخرى للسلوك المادي بينما تحت التحكم تحميل أنظمة1،،من23 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14-بالنسبة للمعادن التي حملت في انخفاض معدلات الضغط المتوسط (10-6-100 /ق)، المسمار مضاعفات الهيدروليكية أو الدقة استخدمت آلات الاختبار العالمي لدراسة الرد المادي يتعرضون لمختلف تحميل وسائط و مستويات تشوه. ولكن السلالة التطبيقية زيادة معدلات تتجاوز معدلات الضغط المتوسط (أي.، > 10/ق2)، تقنيات تجريبية أخرى تصبح ضرورية من أجل التحقيق في الاستجابة الميكانيكية. على سبيل المثال، في تحميل معدلات من 103/ق ما يصل إلى 5 × 104/ق كاملة الحجم أو المنمنمة هوبكنسون تقسيم الضغط تمكين أشرطة هذه القياسات بذل8،15.

تقليديا، استخدمت بنادق الغاز الخفيفة و/أو لوحة الفلزي مدفوعة أثر تجارب دراسة إينيلاستيسيتي ديناميكية والظاهرة الأخرى مثل النيترونات، أو المرحلة التحول التي تحدث بمعدلات عالية جداً من سلالة (105-10 7/ق)16،17،،من1819،20،،من2122، أو تركيبات من ضغوط عالية والتحميل الديناميكي. عرفا، تتضمن لوحة أثر تجارب إطلاق لوحة إعلانية قام قبقاب في البداية في المؤخرة-نهاية مدفع الغاز، ثم يسافر إلى أسفل طول ماسورة البندقية، وإلى الاصطدام مع لوحة هدف ثابتة تمت محاذاته بعناية في دائرة التأثير. نتيجة للتأثير، تتولد الضغط العادي و/أو مجتمعة، وتشدد على القص في الواجهة، نشرة إعلانية/الهدف، السفر عبر الأبعاد المكانية من اللوحات كموجات طولية و/أو مجتمعة من الإجهاد الطولي والعرضي. وصول هذه الموجات على سطح لوحة الهدف الخلفية تؤثر على السرعة لحظية مجانية الجسيمات السطح من لوحة الهدف، الذي يرصد عادة عن طريق تقنيات التداخل السوناريه. من أجل السماح لتفسير سرعة الجسيمات المقيسة مقابل التاريخ الوقت، من الضروري أن يتولد موجات الطائرة مع جبهة موازية للسطح أثر على أثر14،23. لضمان التأثير السابق، يجب أن يحدث مع زاوية إمالة أثر بناء على أمر واحد أقل من المجلس الملي-راديان12،،24مع الأسطح أثر من التسطيح أفضل من بضعة ميكرومتر5،25.

وقد تم تكييف لوحة أثر تجارب تشمل تدفئة العناصر التي تمكن من إجراء تحقيقات سلوك المادي تمتد إلى حراري النقيضين26،27،،من2829. وعادة ما تنطوي هذه التعديلات إضافة الملف التعريفي، أو عنصر سخان مقاوم للهدف-نهاية مدفع الغاز؛ على الرغم من أن هذه التعديلات قد ثبت تجريبيا قابلة للتنفيذ، يؤدي النهج أصلاً إلى التحديات التجريبية الخاصة التي تتطلب اعتبارات الحذر. وتشمل بعض هذه المضاعفات التجريبية التفاضلية التمدد الحراري لمختلف مكونات الهدف حامل الجمعية و/أو المحاذاة لاعبا أساسيا أثناء التدفئة لوحة الهدف (نموذج)، الأمر الذي يتطلب تعديلات المحاذاة في الوقت الحقيقي، عادة ما تكون مصنوعة مع أدوات التحكم عن بعد المحاذاة مع تغذية مرتدة مستمرة بغية الحفاظ على التسامح توازي أهمية حاسمة بين لوحة عينة والهدف. في حالة ضغط القص لوحة تأثير المخطط التجريبي، تدفئة العينة يتطلب المشابك التقليدية البوليمر الاستعاضة عن المشابك المعدنية المقاومة للحرارة العالية من أجل رصد سرعة الجسيمات عرضية على السطح الحر لوحة الهدف. وعلاوة على ذلك، تدفئة العينة إضافة قيود على سرعة التأثير التي يمكن أن تستخدم في بعض المخططات التجريبية، مثل في سلالة عالية مجتمعة معدل تكوين أثر لوحة الضغط والقص، التي قد تكون فيها الاعتبارات الخاصة المطلوبة للحيلولة دون تفسير واضح للنتائج التجريبية، التي تحسب مقاومة الصوتية الأمامي والخلفي المستهدفة باستخدام اللوحات التي قد تكون درجة الحرارة يتوقف. وأخيراً، الخطط التجريبية الأخرى، التي تتطلب لوحة هدف مع إطار بصري، والتحمل بين عينة والسندات طبقة الطلاء صعوبة متزايدة الحفاظ على ارتفاع درجات الحرارة19.

للتخفيف من حدة التحديات التجريبية المشار إليها أعلاه، وقد أحرزنا تعديلات مخصصة إلى القائمة مرحلة واحدة الغاز بندقية الموجود في جامعة Western Reserve القضية (كورو)7،،من3031،32 . هذه التعديلات تمكين عينات معدنية رقيقة المعقود في الواجهة الأمامية من sabot المقاوم للحرارة تكون ساخنة لدرجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية، قبل إطلاق النار، التي تسمح لدرجة حرارة عالية لوحة تجارب القص الضغط العادي و/أو مجتمعة لتكون وأجرى. على عكس معظم النهج التقليدية المستخدمة لدرجة حرارة مرتفعة لوحة دراسات الأثر، أظهر هذا الأسلوب للتخفيف من حدة العديد من التحديات التجريبية المذكورة أعلاه. على سبيل المثال، قد استخدمت هذا النهج عمليا تحقيق زوايا الميل من راديان ميلي أقل من واحدة دون الحاجة إلى إمالة بعد التعديل30، أو العناصر الضوئية الإضافية لرصد التغيرات الميل خلال التجربة. ثانيا، نظراً للوحة الهدف لا يزال تحت درجات الحرارة المحيطة، هذا الأسلوب لا تتطلب الحاجة الخاصة المشابك المجسم مقاومة للحرارة العالية لقياس سرعة الجسيمات عرضية في تجارب تأثير منحرف؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تستخدم سرعات أعلى تأثير دون المخاطرة بالعائد المستهدف لوحة، ومن ثم، تقليل التعقيد في تفسير النتائج التجريبية. إضافة، يمكن استخدام هذا النهج القيام بتجارب أثر لوحة طبيعية عكس الهندسة درجة الحرارة المرتفعة التي توفر لنا متابعة العلاقات لمادة عينة خيار. هذه يمكن الحصول عليها عن طريق تقنيات مطابقة المعاوقة، أو بالإضافة إلى ذلك، تحليلاً للمروحة المطروح من السطح الخلفي للعينة التي تحمل المعلومات المتعلقة بالتغييرات في عينة صدمة السرعة أثناء تفريغ33،34 . ويمكن هذا النهج في درجة حرارة مرتفعة الضغط مجتمعة-القص لوحة أثر التكوين، إينيلاستيسيتي الحيوية للأغشية الرقيقة دراسة ما يصل إلى درجة حرارة واسعة ومجموعة اللدونة، والسلالة-معدلات تصل إلى 107/ق اعتماداً سمك العينة رقيقة16،،من2729.

وسوف نقدم البروتوكولات اللازمة لإجراء تجربة تأثير لوحة نموذجية مرتفعة حرارة المذكورة أعلاه. سيعقب بقسم مخصص للممثل النتائج المتحصل عليها باستخدام هذا الأسلوب. وأخيراً، ستقدم مناقشة للنتائج قبل استنتاج.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-عينة وتستهدف إعداد المواد

ملاحظة: في البروتوكول التالي، أننا سوف بالتفصيل الخطوات اللازمة لإعداد مواد العينة والمستهدفة، التي ستستخدم لاحقاً في تجربة تأثير لوحة طبيعية هندسة العكسية. في هذا الإعداد، سيتم أطلقت عن طريق بندقية غاز مرحلة واحدة صفيحة الطيارة (أيضا العينة)، المعقود في الجزء الأمامي من قبقاب، وإلى تأثير لوحة ثابتة هدف يقع في دائرة الهدف من مدفع الغاز. نموذجي الطيارة والهدف لوحة الموصوفة في البروتوكول التالي هو أظهرت جمعية تخطيطياً في الشكل 1.

  1. الفرع قضيب ألومنيوم الكريستالات تجارية نقاء 99.999% إلى الأقراص التي سيتم استخدامها في وقت لاحق كلوحات إعلانية (عينات).
    ملاحظة: يمكن أن يتم ذلك باستخدام منشار بطيئة سرعة منعا لارتفاع درجات الحرارة وتؤكد المتبقية في قطعة العمل.
  2. تواجه وتشغيل الأقراص العينة على مخرطة ليبلغ قطرها 76 ملم وسمك 5.6 ملم.
  3. حفر ثقوب اكويسباسيد ثلاثة 5 مم في القطر في دائرة قطرها 62 ملم جريئة على الأقراص العينة، التي ستستخدم في وقت لاحق الحصول على العينات قبقاب.
  4. طحن كلا الجانبين من لوحات عينة من أجل تحقيق تسامح التسطيح والتوازي من حوالي 10 ميكرون على قطر العينات.
    1. أداء لفة الخام على أسطح لوحة العينة باستخدام جهاز اللف تجارية مع حجم الجسيمات الخشنة نسبيا (10-20 ميكرومتر).
      ملاحظة: يمكن إضافة وزن في هذه الخطوة حتى تصل إلى السطوح المتداخلة رمادي حتى مملة، تشير إلى التوحيد عبر قطر القرص.
    2. بعناية قم بتنظيف العينات المتداخلة باستخدام الإيثانول لإزالة أي جزيئات المتبقية، والزيوت المعدنية. ثم البولندية كلا أسطح اللوحات العينة باستخدام 1 ميكرومتر الماس لصق على قطعة من قماش صقله.
    3. تحقق من التسطيح للعينات بمراقبة العصابات الخفيفة من خلال مسطحة ضوئية على اتصال بالسطح الفائدة في ظل مصدر ضوء أحادي اللون أخضر16.
      ملاحظة: يمكن قياس التسطيح بمراقبة انحناء العصابات الخفيفة على السطح العينة، أو بإحصاء عدد العصابات عبر القطر كما هو مبين في الشكل 2.
      1. وتعتبر التحرك على إلى الخطوة التالية إذا 3 ضوء العصابات أو أقل عبر قطر العينة تشير إلى تحقق من التسطيح لحوالي 2 ميكرومتر. وإلا، كرر الخطوات 1.4.1-1.4.3 حتى العصابات الخفيفة 3 أو أفضل.
  5. كرر الخطوات من 1.1-1.3 اختﻻق لوحات الهدف. الفرع قضيب من سبيكة تصلب (قوة عالية) هطول الأمطار (جدول المواد) إلى الأقراص وآله ثم هذه ليبلغ قطرها 25 ملم وسماكة 7 ملم. وأخيراً، طحن كلا الجانبين شقة لحوالي 10 ميكرون.
    1. اللفة كلا أسطح لوحات الهدف على جهاز اللف استخدام مسحوق الألومينا ميكرومتر 15 في الزيوت المعدنية حتى السطوح تحقيق مظهر رمادي حتى مملة.
      ملاحظة: يمكن استخدام على حجم جسيمات مكافئة من الملاط الماس تحقيق معدلات نقل أسرع وأفضل سطح ريفليكتيفيلي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الأوزان.
    2. كرر الخطوة 1.4.2.
    3. تحقق من التسطيح اللوحات المستهدفة بتكرار الخطوة 1.4.3. إذا كان يتم ملاحظة 1 فاتح أو أفضل المضي قدما إلى الخطوة التالية. خلاف ذلك، كرر الخطوات 1.4.1-1.4.3 حتى يتحقق 1 فاتح أو أفضل. إذا المشابك المجسم ضرورية، تابع إلى الخطوة 1.5.4، وإلا انتقل إلى الخطوة 1، 6.
  6. استخدام إجراء مشابه كما هو موضح في الخطوة 1.1-1.3 اختﻻق الحلبة الألومنيوم.
    1. قسم أنبوب ألومنيوم مع الأقطار الخارجية والداخلية من 41 و 32 ملم، على التوالي، في حلقات وثم تواجه الجانبين بسمك 7 ملم.
    2. حفر قطرها 3 مم ست فتحات اكويسباسيد في دائرة الترباس قطر 34.5 ملم. وهذه سوف لاحق البيت ستة الجهد متحيزة النحاس دبابيس، مما سيمكن القياسات إمالة في الأثر.
    3. طحن واللفة، وتنظيف، والبولندية كل الأسطح الخواتم الألومنيوم باستخدام الإجراءات المفصلة في الخطوة 1، 4.
  7. الالتزام لوحة مسطحة المستهدفة إلى الحلبة الألومنيوم استخدام خليط الإيبوكسي اثنين-أجزاء في شقة تأمين تلاعب كما هو مبين في الشكل 3. تسمح الإيبوكسي لعلاج بين عشية وضحاها في درجة حرارة الغرفة.
    ملاحظة: تأمين مرحلة الصلب المسطحة باستخدام ثلاثة مسامير التي بلطف من ناحية تشديد حيث أن الضغوط المطبقة على الهدف والحلقة منع تسرب إلى الخارج الإيبوكسي في الجزأين.
    1. قم بإزالة أي مادة لاصقة اليسار أكثر من فتحات شعاعي أو من على سطح اللوحات باستخدام الأسيتون.
    2. إدراج لوحة/الألومنيوم الهدف خاتم الجمعية في الحلبة بوم.
      ملاحظة: سيتم في وقت لاحق تحميل القرص بوم على-إلى حامل مستهدفة مع التناوب درجات الحرية، التي سوف تسمح للمحاذاة لاختبار المواد داخل ماسورة البندقية.
    3. وضع علامة على موضع من ست فتحات شعاعي على الخطوة الداخلية من الطوق بوم والحفر من خلال سمك ستة في المواقع الملحوظة.
    4. دبابيس القسم 6 النحاس من التخزين المؤقت للفريق العامل المخصص 15 كبلات الأسلاك النحاسية مع الطول ~ 50 ملم وإزالة العزل مصقول طبقة من اثنين منهم. اضغط الدبابيس في الفتحات في نمط متماثل: هما الأرض دبابيس توضع في مواقع المعاكس للدائرة. دفع الدبابيس من خلال الفتحات وترك حوالي 2 مم بارزة إلى الخارج من سطح الحلبة.
      ملاحظة: الدبابيس تستخدم لقياس زاوية الميل وتوفر إشارة الزناد.
    5. الالتزام بنت-ينتهي المسامير النحاس على السطح الخلفي من الطوق بوم استخدام الإيبوكسي إضافية سريعة-الإعداد.
    6. استخدام خليط الإيبوكسي جزأين لزوجة منخفضة لإغلاق الفجوة بين الحلبة الألومنيوم والجدار الداخلي للحلبة بوم. تسمح الإيبوكسي لعلاج بين عشية وضحاها في درجة حرارة الغرفة.
  8. إزالة الزائدة 2 مم من النحاس دبابيس بارزة من سطح الحلبة الألومنيوم. القسم الأول دبابيس الزائدة بأداة دوارة، والرمل ثم المتبقية وصولاً إلى السطح باستخدام ورقة 300 حصى الرمل الرطب، حتى تكون دبابيس تقريبا تدفق على السطح الدائري الألومنيوم.
    1. اللفة، وتنظيف والبولندية الجمعية بأسرها عن طريق تكرار الخطوات 1.4.1-1.4.3. التأكد من أن التجميع المتداخلة بأكمله المسطحة إلى داخل العصابات الخفيفة 2-3.
    2. لحام طرفي ستة دبابيس النحاس في الخلف-سطح الحلبة بوم، وجبل الحلبة بوم لصاحب الهدف باستخدام أربعة دبابيس بوم في القطر 6.35 مم.

2-جمعية مخصصة Sabot المقاوم للحرارة

  1. جمع مكونات الجمعية sabot المقاوم للحرارة، هو مبين في الشكل 4.
  2. إرفاق اييبولت في نهاية الجزء السفلي من غطاء الألومنيوم، وتأمين ختم الدائري ومن PTFE الرئيسية في الأخاديد لعملية النداء الموحد.
    ملاحظة: تستخدم مفتاح والدائري لمنع الميل وتناوب قبقاب أثناء السفر إلى أسفل ماسورة البندقية.
    1. سحب الأسلاك الحرارية-زوجين من خلال الثقب في الجزء السفلي من الغطاء، وتأمين الأسلاك الحرارية-زوجين في موصل.
  3. يتقيد هذا الغطاء للنهاية الخلفية، وسيليكات الألومينا تماما أطلقت حمم الصخور أنبوب للأمامية من أنابيب الألومنيوم استخدام الإيبوكسي اثنين-أجزاء سريعة الإعداد.
  4. سحب المسبار الحراري-زوجين من خلال الثقب في 76.2 mm قطرها الخاصية الخطرة H13 سبائك الصلب أداة عينة حامل.
  5. يلتزم صاحب العينة الخاصية H13 إلى الواجهة الأمامية للأنبوب الحمم البركانية باستخدام الأسمنت ارتفاع درجة الحرارة، أو لاصقة تعادل درجة حرارة عالية.
  6. تطبيق الأسمنت ارتفاع درجة الحرارة حوالي 25 مم وقطرها 3 مم سميكة الحمم القرص يجلس على رأس حفرة قطرها الداخلي من خلال سمك 19 مم متحدة المركز حامل الخاصية الخطرة H13. تسمح للإسمنت ارتفاع درجات الحرارة إلى جفاف بين عشية وضحاها في درجة حرارة الغرفة.
  7. تأمين العينة للخاصية الخطرة H13 حامل العينة باستخدام ثلاثة مسامير الألومينا، وضمان أن لا يغير من التسطيح للعينة باستخدام بروتوكول وصف في 1.4.3.

3-الجمعية لاختبار المواد داخل الغاز-البندقية

  1. تنظيف السطح الأمامي للعينة والهدف مع كحول الأيزوبروبيل ومن ثم استخدام الشريط لتأمين أول المرايا السطح إلى السطح لكل.
  2. تشديد المسمار مرحلة 3-محور حركة على اكسترودينج أعلاه رود البندقية برميل داخل قاعة أثر، وإرفاق صاحب المنشور يحمل منشور دقة بصرية على خشبة المسرح.
  3. سحب حبل من خلال ماسورة البندقية، وإرفاق الحبل sabot عبر اييبولت على الغطاء الألومنيوم.
  4. ضع قبقاب في ماسورة البندقية مع العينة التي تواجه نحو قاعة أثر، وتضع الجمعية صاحب الهدف في الدائرة المستهدفة التي تواجه العينة.
  5. محاذاة موضع الهدف عن طريق ضبط دبابيس بوم المواقع الأربعة حتى تتم محاذاة مرآة السطح أولاً على الهدف إلى مرآة السطح الأول في العينة.
    1. القيام محاذاة الخام من التوازي بين لوحات عينة والهدف باستخدام لمبة منتشر ومرآة عاكسة. ضبط المرحلة حتى يتبين صورة تعكس استمرار واحدة لمبة من جميع الأسطح على محاذاة المنشور.
  6. استخدام سيارات-صيد تلسكوب24 لتحقيق المحاذاة الدقيقة.
    1. ضبط المرحلة حتى تتم محاذاة الصورة المنعكسة للصليب من على السطح مرة أخرى من منظور مع الصورة تنعكس من مرآة السطح الأول في العينة.
    2. ضبط تجميع الهدف عن طريق تحويل مسامير تحديد المواقع على صاحب الهدف حتى يتم محاذاة الصورة المنعكسة للصليب من على السطح مرة أخرى من منظور مع الصورة تنعكس من مرآة الأول-أرض على الهدف.
  7. إزالة المرايا السطح الأول من العينة والهدف. أيضا إزالة مرآة عاكسة والمنشور وحامل المنشور ومرحلة التكيف من دائرة التأثير.
  8. سحب قبقاب إلى المؤخرة-نهاية الحبل باستخدام مدفع الغاز، وثم إزالة الحبل من عملية النداءات الموحدة.
  9. اترك ~ 2.5 ملم المسافة بين في قبقاب ورئيس سخان وضبط طول المسامير التي تمنع حركة العودة sabot نحو المؤخرة وفقا لذلك.
  10. توصيل الحراري-الزوجان لرصد درجة الحرارة التشخيص.
    ملاحظة: وضعت الأسلاك الحرارية-الزوجان في نهاية مراقبة درجة الحرارة داخل البرميل من خلال أنبوب الشفط باستخدام فيدثرو.

4-الترتيب والمحاذاة للتشخيص القائم على الليزر

  1. وضع اثنين من المراسي الخيوط في الفتحات على الجزء الخلفي صاحب التحقيق المصور. تشديد مسامير اثنين من خلال نقاط ارتساء حتى تصل إلى بوم لتمكين حرية تغيير زاوية شعاع الحادث.
    1. حفر حفرة من خلال سمك على الجزء السفلي من صاحب التحقيق المصور، وتأمينه على مغناطيس أسطواني خيوط.
    2. سحب تحقيق المصور ألياف الضوئية من خلال أنبوب ألومنيوم، والصق المسبار إلى أنابيب الألومنيوم بتطبيق الإيبوكسي سريع-مجموعة إضافية حول رئيس التحقيق وغيض من أنابيب الألومنيوم. دفع رئيس التحقيق كالإمام في أنبوب قدر الإمكان، ولكن تأكد من ترك عدسة المسبار بعيداً عن الإيبوكسي. انتظر حتى يتم تصلب الإيبوكسي إضافية سريعة-مجموعة.
    3. الاتصال المصور الضوئي السابر31المعهد الديموقراطي الوطني/TDI جميع--الألياف-البصرية، ومكان الجمعية المصور على صاحب هدف تصبو إلى الخلفية-سطح الهدف.
  2. تشغيل الليزر، وفي هذه الحالة مقرونة ألياف الاربيوم 2 وات الليزر، إلى 0.2-0.4 ث السلطة. وبعد ذلك، ضبط موضع التحقيق المصور استخدام مسامير يعلق على الجمعية المصور حتى يتحقق اقتران الضوء الصحيح وهو الأمثل إشارة المكتسبة.
  3. ضبط مقرنة نسبة متغيرة لتتناسب مع كثافة الإشارة وإزاحة دوبلر الضوء حتى إشارة سيظهر في الذبذبات هو الأمثل.
    ملاحظة: إذا كان هناك حاجة إلى تشخيص الحركة عرضية، يرجى الرجوع إلى الخطوات 4، 4، 5-6.
  4. وضع اثنين من المراسي الخيوط في الفتحات على الجزء الخلفي من صاحب التسجيل المصور بوم ومن ثم تضييق الخناق اثنين من خلال نقاط ارتساء حتى أنهم على اتصال بوم.
    1. حفر حفرة من خلال سمك على الجزء السفلي من صاحب التحقيق المصور، وتأمينه على مغناطيس أسطواني خيوط.
    2. سحب تحقيقا صيد تلسكوب ألياف الضوئية من خلال أنبوب ألومنيوم، والصق المسبار إلى أنابيب الألومنيوم بتطبيق الإيبوكسي سريع-مجموعة إضافية حول رئيس التحقيق وغيض من أنابيب الألومنيوم. دفع رئيس التحقيق كالإمام في أنبوب قدر الإمكان، ولكن تأكد من ترك عدسة المسبار بعيداً عن الإيبوكسي. انتظر حتى يتم تصلب الإيبوكسي إضافية سريعة-مجموعة.
    3. كرر الخطوات المذكورة أعلاه في 4.4 لجعل اثنين من التجميعات ووضعها في دائرة التأثير.
  5. ضبط المواقف وزوايا كوليماتورس الألياف الضوئية المستقبلة مع المغناطيس وهو الأمثل مسامير اثنين على حامل بوم حتى كثافة الدرجة الأولى ديفراكتيد عوارض تقاس بأجهزة السلطة.
  6. قطع اتصال جهاز السلطة والاتصال كوليماتورس تلقي اثنين كل--الألياف-البصرية TDI السابر31.

5-تنفيذ لوحة عادي/الضغط-القص تجارب الهندسة العكسية درجة حرارة عالية

  1. تأمين شفة الأولية بتشديد المشابك الأربعة على مدخل قاعة أثر، ثم قم بإغلاق الدائرة باستخدام فيلم بوليستر اندفع إلى شفة ثانوية.
  2. زيادة الضغط الختم للجيش الشعبي الكوري ~ 207، ثم قم بإغلاق مدفع الغاز بنهاية المؤخرة بتشديد الخناق في الشفة.
  3. قم بتشغيل مضخة فراغ نهاية المؤخرة، وثم قم بتشغيل مضخة فراغ الدائرة في نهاية الهدف.
  4. تأكد من أنه لا يوجد أي اقتراح sabot نحو الدائرة الناجمة عن فارق الضغط بين الجزء الأمامي والجزء الخلفي من قبقاب. انتظر حتى يتم إخلاء الدائرة إلى ضغط متور أقل من 100.
  5. قم بتشغيل نظام قياس السرعة أثر sabot الليزر-المستندة إلى السعة.
  6. نقل السخان وصولاً إلى موقف واضح وتشغيل السخان. زيادة درجة حرارة السخان مع زيادات 100 درجة مئوية حتى يتم التوصل إلى درجة حرارة العينة المطلوبة.
  7. ممارسة الضغط على إطلاق تفريغ للجيش الشعبي الكوري ~ 1103، وغرفة الحمولة إلى مستوى المطلوب حسب المختار تؤثر على السرعة. كما أن تأمين الماسك sabot إلى دائرة التأثير.
  8. إيقاف تشغيل السخان وفورا التحرك السخان صعودا نحو السخان-جيدا. تسجيل درجة الحرارة المعروضة على درجة الحرارة تقاس مراقب التشخيص عن طريق قبقاب الحرارية على سطح العينة.
  9. فتح صمام الختم فورا والإفراج عن تفريغ إطلاق الدائرة مرة قطرات ضغط الختم إلى الصفر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

82.5 مم تتحمل، طولها 6 أمتار، مدفع الغاز مرحلة واحدة في كورو قادرة على تسريع 0.8 كجم مقذوفات بسرعات تصل إلى 700 متر/ثانية كان يستخدم في إجراء التجارب الحالية. يبين الشكل 5 صورة مرفق مدفع الغاز المعدلة في كورو. قبل إطلاق النار، يقع sabot تصميم مخصص داخل قطعة تمديد سخان، هو موضح في الشكل 6. قطعة ملحق يحمل رأسي جيدا سخان تمكين سخان لفائف مقاوم للتحرك داخل وخارج مسار قبقاب. يتيح هذا سخان لفائف لوحة إعلانية المعقود في الجزء الأمامي قبقاب تكون ساخنة عن طريق الإشعاع مجاناً تحت الفراغ إلى درجة حرارة الاختبار المطلوب. قبقاب العرف مصممة لتحمل لوحة إعلانية ساخنة مع تخفيف تدفق الحرارة من لوحة إعلانية في الجسم sabot، وبالتالي تخفيف خطر الاستيلاء على قبقاب بسبب التمدد الحراري المحتملة للجسم قبقاب. يظهر تصميم مخصص sabot تخطيطياً في الشكل 7. هو المفتاح للتصميم أنبوب عازل السيراميك، مصنوعة من سيليكات الألومينا أطلقت تماما، اختير لناقلية حرارية منخفضة والتمدد الحراري المنخفض، ومرونة ممتازة بالمقارنة مع غيرها السيراميك ماتشينابل المتاحة تجارياً. حالما يتحقق الاختبار-درجة الحرارة المطلوبة، رئيس سخان يدوياً نقل إلى خارج مسار القذيفة ومقرها داخل السخان-البئر. قبل إطلاق مدفع الغاز، تسجل درجة حرارة العينة عن طريق تحقيق الحرارية تعلق على الجزء الأمامي لوحة إعلانية. لهذه التجربة، خاصة وهو سرعة المقذوف حوالي 100 m/s، علاوة على ذلك، افتراض التسارع المستمر، يستغرق ما يزيد قليلاً على عشر من الثانية للقذيفة بلوغ هذا الهدف، وبالتالي، درجة الحرارة المسجلة قبل إطلاق النار ويعتقد أن تقدير جيد لدرجة حرارة العينة الأولى الأثر. بعد ذلك، يتم تنفيذ البروتوكول بإطلاق النار. عند ضغط الختم في المؤخرة يصل الضغط الجوي، ويتم تفريغ الضغط إطلاق النار إلى تفريغ إطلاق الدائرة، المكبس الحفاظ على ختم بين الدائرة وبندقية برميل تحميل المشردين إلى الوراء. وهذا يسمح للغاز عالي الضغط سرعة التدفق إلى الخارج من المؤخرة والبدء قبقاب. قبقاب يسافر إلى أسفل طول ماسورة البندقية والتأثير مع لوحة الهدف ثابتة في دائرة التأثير.

تمكن sabot تصميم مخصص لوحة إعلانية لتكون أما عادية أو يميل فيما يتعلق بمحور الحركة. الرقم 8 و الرقم 9 تخطيطياً إظهار لوحة عادية، والمائلة العكسية أثر التكوينات، على التوالي؛ ومع ذلك، يرد فقط تكوين لوحة طبيعية عكس أثر في المخطوطة الحالية. ويبين الشكل 10 صورة جمعية حامل المستهدفة النموذجية المستخدمة في هذه التجارب. درجات الحرية التناوب تمكين المحاذاة الدقيقة للوحة الهدف إلى لوحة إعلانية. المحاذاة يتم استخدام بريزم تشكيلة دقة بالاشتراك مع أوتوكوليماتور، كما هو موضح تخطيطياً في الشكل 11. خلال المحاذاة، تعكس أشعة متوازية من أوتوكوليماتور قبالة سطح المنشور والمستهدفة، ولوحة إعلانية؛ شعاع ثالث يعكس قبالة السطح الداخلي للمنشور. الشعاع المنعكس تبقى متوازية إذا وفقط إذا كان أسطح لوحة إعلانية والهدف موازية لبعضها البعض، وعمودي على السطح الخلفي للمنشور. ثم سوف تلتقي الحزم المتوازية في المجيء إلى شكل صورة واحدة على شبكاني أوتوكوليماتور مما يدل على أنه قد تمت محاذاة السطوح.

لمخطط لوحة طبيعية عكس الأثر، على الأثر، تؤكد العادي يتم إنشاؤها في الواجهة الطيارة/الهدف الذي السفر عبر الأبعاد المكانية من اللوحات كموجة طولية إجهاد مع جبهة موازية للسطح أثر (شريطة أن التسطيح، والتحمل التوازي قد استوفيت). على الأثر، تتلامس دبابيس المنحازة للجهد لوحة معدنية، نشرة إعلانية قام sabot، إنشاء مسار على أرض الواقع. الإشارات من دبابيس قلل رصدها من خلال الدائرة اقتناء إمالة، والرقمية، وثم سجلت عن طريق الذبذبات. هذه الإشارات توفر المعلومات الكمية فيما يتعلق بالميل الحد الأقصى في التأثير، فضلا عن أن الطائرة إمالة، وتوفر بالإضافة إلى ذلك نبض الزناد للذبذبات للبدء في تسجيل إشارات من تشخيص الحركة العادية. في هذه الدراسة، في-منزل بنيت جميع الألياف البصرية على أساس الجمع بين العادي والتشريد عرضية السابر يستخدم لمراقبة الحركة السطحية الحرة المستهدفة (الشكل 12). 13 الرقم يظهر البيانات الخام التي سجلت خلال تجربة تأثير لوحة طبيعية هندسة العكسية ناجحة. البيانات الموجودة في هذه المؤامرة تمكين المستخدم للتأكد من أن البروتوكول المذكور أعلاه قد أجريت بشكل صحيح. تظهر باللون الأحمر هو إشارة المقدمة من الدائرة اقتناء إمالة. لهذه التجربة، هو الفارق الزمني بين التقليل دبابيس الجهد الأول والأخير متحيزة نحو 180 ns، مما يشير إلى أن المسافة بين نقطة الاتصال أثناء التأثير الأول والأخير كان حوالي 18 ميكرومتر (نظراً إلى أن القذيفة سافر في 100 م/ث)، حيث تقاس طاقتها القصوى في أثر عبر دائرة الترباس 34.5 ملم كان مراد حوالي 0.52. إذا لم يتم تنفيذ البروتوكول المحاذاة بشكل مرض، أن تراعي وقت إمالة أكبر بكثير، وقياس مستوى طاقتها أكبر مما يمكن أن كونفولوتي مراد زوجين الشخصية موجه الصدمة في السطح الحر. مؤشرا آخر لتجربة ناجحة هو الفارق الزمني بين pin قلل الأولى ووصول موجه طولية في السطح خالية من لوحة الهدف. موجه الضغط تولد على أثر يسافر بسرعة ثابتة شريطة أن يظل مطاطا لوحة الهدف. لقضيب السبائك المستخدمة في هذه الدراسة، سرعة موجه طولية تقريبا 5820 m/s، وبالتالي معرفة سمك الهدف، 7 ملم، وتقترح أن موجه طولية ينبغي أن يصل إلى حوالي 1.2 المايكروثانيه بعد الأثر. وصول موجه طولية الإجهاد في الشكل 13، تتسم باختلاف التردد والسعة فوز سريع من إشارة المكتسبة من عمليات تشخيص الحركة العادية. قد يشير تأخر وصول موجه طولية الإجهاد إمالة كبيرة، إينيلاستيسيتي من لوحة الهدف أو إعداد الجمعية المستهدفة غير لائق.

ويبين الشكل 14 التخطيطي للضغط مقابل رسم تخطيطي لسرعة الجسيمات لتجربة لوحة-أثر ضغط صدمة عادية عامة في كل نشرة قبل ساخنة ولوحة الهدف يمكن الخضوع لتشوه البلاستيك ومرونة في التأثير. ويمثل المنحنى الأسود مرورا بالأصل، بينما المكاني لجميع الدول سرعة الإجهاد/الجسيمات للنشرة ويمثل المنحنى الأسود المكاني لجميع الدول سرعة الإجهاد/الجسيمات للوحة الهدف تحت ضغط أونياكسيال المتقاطعة على محور سرعة الجسيمات في سرعة المقذوف. المنحنى الأحمر المتقاطعة محور سرعة الجسيمات سرعة المقذوف يهدف إلى توضيح الأثر المحتمل لدرجة الحرارة في محور الدول للعينة. لتأثير ضد عينة درجة حرارة الغرفة، في الواجهة الهدف عينة/تحريك لوحة الهدف من حالة تحميل الأمم المتحدة (1)، إلى حالة تحميل (3)، بعد شرطة نقطة خط (رالي) مع منحدر مساوية لمقاومة طولية من لوحة الهدف المواد في الدولة (3)، بينما يتحرك لوحة عينة من حالة إلغاء تحميل (2) إلى حالة تحميل (3)، بعد السطر رالي مع منحدر مساوية لمقاومة طولية من العينة في الدولة (3). نقطة التقاطع بين هذين الخطين تكشف الدول الإجهاد والسرعة الحد الأقصى يمكن تحقيقه من خلال مطابقة مقاومة خلال هذه التجربة في واجهة نموذج/الهدف. وعلاوة على ذلك، على الدول سرعة الإجهاد/الجسيمات في عينة/الهدف واجهة تؤثر سرعة الجسيمات تنص على السطح خالية من الهدف لوحة، هذا سيظهر كحالة (4). الأثر ضد عينة مع أقل مقاومة صوتية طولية، سيؤدي إلى تغيير في الدول يمكن تحقيقها في واجهة نموذج/الهدف من (3) إلى (5) ومن ثم على السطح الحر للهدف من (4) إلى (6)، وهكذا، هذا يدل على تغييرات طفيفة كيف في مقاومة الصوتية طولية من العينة هي قابلة للاكتشاف عن طريق رصد سرعة الجسيمات في السطح خالية من لوحة الهدف.

ملاحظة، أن سرعة الجسيمات في السطح خالية من الهدف مرتين على الأقل أن سرعة الجسيمات في واجهة نموذج/الهدف، ولكن هذا العامل التغييرات كدالة لسرعة انتشار الموجات البلاستيكية، ونتيجة لذلك، حالة الإجهاد في العينة/ ويقدر الهدف واجهة استخدام7

Equation 1

حيث Equation 2 يمثل فاصل الزمني ديسكريتزيد ك Equation 3 ، حيث h هو عكس معدل أخذ العينات من الذبذبات (2.5 × 1010 /ق)، Equation 4 حيث أن L هو سمك لوحة الهدف و Equation 5 بسرعة تعتمد متوسط إجهاد من انتشار البلاستيك في لوحة الهدف يقاس على السطح حرة في الوقت Equation 2 . Equation 6 ، و Equation 7 هي سرعة موجه طولية وكثافة ومرونة من لوحة الهدف على التوالي، و Equation 8 هو سرعة الجسيمات المقيسة على سطح لوحة الهدف الحرة. بالإضافة إلى ذلك، من الجسيمات السطحية الحرة قياس السرعة المقابلة للهضبة السرعة (الدولة (3))، مقاومة الصوتية طولية من الطيارة (عينة)، يمكن تقدير استخدام32

Equation 9

يظهر الرقم 15 تتبع سرعة الجسيمات الحرة-أرض التي تم الحصول عليها من عمليات تشخيص الحركة العادية. ويتجلى هذا التتبع في البداية ارتفاع حاد نسبيا في سرعة المتصلة بالقوى المحركة للأثر، تليها هضبة الناجمة عن مقاومة تطابق بين لوحات إعلانية والهدف التي تستمر من خلال فترة التجربة. ارتفاع السرعة الأولية يتصل مباشرة بقوة دينامية، ووليدة تدفق البلاستيك من المواد لوحة الهدف، في حين يرتبط السرعة في الهضبة الصدمة إلى تطابق معاوقة بين لوحات الهدف والطيارة. الرقم الذي يبين بوضوح سرعات الجسيمات يتناقص تدريجيا في الهضبة سرعة الموجه الأمامي والجسيمات كدالة لارتفاع درجة الحرارة، مما يشير إلى تليين الحراري المحتملة و/أو إخفاق تناقص مقاومة طولية من المواد عينة مع درجة الحرارة.

يتبين الرقم 16، الذي يظهر التتبع سرعة الجسيمات السطحية الحرة العادية التي تم الحصول عليها من عكس الهندسة لوحة طبيعية أثر تجارب أجريت على نقاء التجارية الكريستالات المغنيسيوم نتيجة أكثر إثارة لاهتمام. وبالمثل، يظهر الرقم 16(أ) إلى الرقم 15، إخفاق تناقص سرعات الجسيمات في الهضبة صدمة مع ارتفاع درجات الحرارة في نطاق ˚C 23-610، ومع ذلك، عند درجات حرارة تتجاوز هذا المستوى (أي، 617، 630 ˚C)، ويمكن ملاحظة وضوح عكس هذا الاتجاه. هذه الزيادة في سرعة الجسيمات تشير إلى زيادة في مقاومة الصدمات المواد عينة، علاوة على ذلك، على افتراض أن تقليل الثوابت المرنة للمواد كدالة لارتفاع درجة الحرارة، ثم زيادة في مقاومة الصدمات، وفي هذا قضية، تقترح زيادة القوة الإنتاجية و/أو معامل البلاستيك من مواد العينة. النظر بعناية في الرقم 16(ب) يمكن أن نرى أن الزيادة في سرعة الجسيمات في الهضبة صدمة مصحوبة بزيادة في مستويات سرعة الجسيمات في جميع أنحاء الارتفاع الأولى في تتبع سرعة الجسيمات، والتي ترتبط مستويات الإجهاد في واجهة نموذج/المستهدفة خلال اللدونة وليدة المواد عينة. ويبين الشكل 17 ميكروجرافس المقاطع العرضية للسطح أثر بعد اختبار عينات. وتظهر الصور اثنين من آثار ملحوظة على المجهرية نتيجة لارتفاع درجة الحرارة. أولاً، الصور تظهر الحبوب إنضاج مع زيادة درجة حرارة العينة، التي من المتوقع. ومع ذلك، تظهر الصور أيضا تغيير في تشكيلات الفرقة التوأم، والتي تظهر كميزات جدولي أو خطوط ذات عرض محدود بقطع طريق الحبوب. النظر بعناية في الصور المقابلة لدرجات حرارة تتراوح بين 23 – 500 ˚C، يلاحظ انخفاض واضح في عصابات التوأم مع ارتفاع درجة الحرارة. ومع ذلك، عند درجات حرارة أعلى (أي، 610، 617، 630 ˚C) لوحظت عودة ظهور هذه العصابات التوأم، مما يوحي بأن تشكيل الفرقة التوأم هو يفضل هذا الأخير نهاية نطاق درجة الحرارة هذه. منذ هو استيعاب اللدونة في المغنيسيوم من خلال آليات المتنافسة من تشكيلات الفرقة التوأم وكشف، فمن المعقول أن تقترح تشكيل الفرقة التوأم يفضل مراقبتها في حالة اختبار درجة الحرارة أعلى أن زلة قد أصبح أكثر صعوبة في ظل هذه الظروف.

Figure 1
رقم 1: التخطيطي جمعية لوحة لوحة والهدف الطيارة النموذجية- يظهر هذا الشكل بسيطة التخطيطي للجمعيات لوحة إعلانية والهدف المستخدمة في تكوين تجريبية الحالية. ترد تفاصيل بروتوكولا متعمقة لإعداد هذه الأجزاء في خطوات 1.1-1.7. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: صورة لطريقة القياس التسطيح. يظهر هذا الشكل قياس التسطيح على اللوحات بوضع بصري شقة على سطح الفائدة تحت ضوء أحادي اللون أخضر. التسطيح يمكن أن يكون كمياً () عن طريق مراقبة انحناء العصابات الخفيفة على السطح العينة، أو (ب) بإحصاء عدد العصابات عبر القطر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
رقم 3: صورة فوتوغرافية لشقة تأمين تلاعب. يظهر هذا الشكل لوحة الهدف وتأمين الطوق الألومنيوم إلى مرحلة الصلب المسطحة باستخدام ثلاثة مسامير التي بلطف من ناحية تشديد حيث أن الضغوط المطبقة على الهدف والحلقة منع تسرب في الإيبوكسي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
رقم 4: صورة فوتوغرافية للمكونات الموجودة في تصميم قبقاب. يعرض الشكل التالي مكونات جمعية مخصصة sabot المقاوم للحرارة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الرقم 5: مرفق مدفع الغاز في كورو- يظهر هذا الشكل صورة مرفق مدفع الغاز مرحلة واحدة في "جامعة Western Reserve القضية". يظهر باللون الأحمر العرف تصميم نظام التدفئة التي الأصحاب مع ماسورة البندقية الموجودة، وتمكن المطلوب ظروف درجة الحرارة أن تنقل إلى قبقاب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
رقم 6: التخطيطي لنظام التدفئة. يظهر هذا الشكل تخطيطي لنظام التدفئة يعلق على المؤخرة مدفع الغاز مرحلة واحدة ضغط عال. قطعة ملحق مخصص يتضمن سخان-بئر الذي يضم لفائف سخان مقاوم المعقود على جذع مع درجات الحرية محوري والتناوب. يمكن نقل هذا الملف في سطر مع القذيفة وعينات معدنية رقيقة الحرارة المعقود في الجزء الأمامي من قبقاب لدرجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية، قبل إطلاق النار. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
رقم 7: التخطيطي قبقاب المقاوم للحرارة- يظهر هذا الشكل تخطيطي قبقاب المستخدمة في تكوين التجريبية الحالية. أنبوب سيليكات الألومينا يساعد على الحد من تدفق الحرارة من العينة رقيقة معدنية ساخنة للجسم sabot، وبالتالي التقليل إلى أدنى حد خطر الاستيلاء على قبقاب داخل ماسورة البندقية بسبب التمدد الحراري المحتملة للجسم قبقاب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 8
الشكل 8: التخطيطي بدرجة حرارة عالية عكس التكوين لوحة طبيعية أثر التجربة. المضادة للدبابات أسفل ماسورة البندقية sabot تحمل لوحة إعلانية ساخنة والتي تتصادم مع تجميع الهدف. على الأثر، دبابيس ملفوف الإحمرار مع لوحة الهدف توفير نبض الزناد والميل تشخيصات، بينما يتم رصد الحركة السطحية الحرة من لوحة الهدف عن طريق PDV بني مخصصة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 9
الشكل 9: التخطيطي التجربة أثر نموذجي لوحة مائلة متماثل. في هذا التكوين، يميل لوحة إعلانية فيما يتعلق بمحور الحركة، التي توفر مكونات طبيعية وعرضية على حد سواء للحركة فيما يتعلق بالعادي من على السطح أثر على الأثر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 10
رقم 10: صورة فوتوغرافية للجمعية صاحب هدف نموذجي. يعرض هذا الشكل الجمعية حامل المستهدفة النموذجية المستخدمة لتجارب تأثير أما لوحة عادي أو مائل. يتم إرفاق تجميع الهدف المبين في المركز صاحب الهدف عن طريق دبابيس بوم، والتناوب درجات الحرية تمكين محاذاة دقيقة بذل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 11
رقم 11: مخطط محاذاة المنشور. يعرض الشكل التالي مثالاً على مخطط المحاذاة على لوحات إعلانية والهدف استخدام موشور زاوية اليمنى عالية دقة بالاشتراك مع أوتوكوليماتور. الحزم المتوازية (يظهر باللون الأحمر) من أوتوكوليماتور تعكس قبالة سطح المنشور والمستهدفة، ولوحة إعلانية، يعكس شعاع ثالثة من السطح الداخلي للمنشور. الشعاع المنعكس (يظهر باللون الأسود) الحفاظ على التوازي نظراً لأن أسطح لوحة إعلانية والهدف موازية لبعضها البعض، وعمودي على السطح الخلفي للمنشور. الحزم المتوازية في مجيء تتلاقى على شكل صورة واحدة على شبكاني أوتوكوليماتور. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 12
الشكل 12: التخطيطي المخصصة على أساس جميع الألياف الضوئية جنبا إلى جنب النظام العادي وعرضية التشريد السابر. ويستخدم هذا التكوين PDV معدلة، يظهر باللون الأزرق، لرصد الحركة العادية للوحة الهدف، وتسليط الضوء المجسم [غرتينغ] في السطح حرة من الهدف، خلق النظام متعددة ديفراكتيد الحزم. يمكن اقتران العودة إلى الألياف هذه الحزم (عادة أول الأمر) وجنبا إلى جنب لخلق اختلافات تردد فوز متناسبة مع الحركة عرضية من لوحة الهدف، وهذا يظهر باللون الأحمر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 13
الشكل 13: البيانات الخام من صفيحة عادية نموذجية تؤثر التجربة. ويبين هذا الرقم الإشارات المسجلة التي تم الحصول عليها من خلال تجربة تأثير لوحة طبيعية نموذجية هندسة العكسية. تظهر باللون الأحمر هو الإشارة الحصول عليها من دبابيس المنحازة للجهد قلل تعلق على الحلبة الألومنيوم خلال الأثر. الفارق الزمني بين pin قلل الأولى والأخيرة تعطي تقديراً لطاقتها القصوى في أثر، وتمكين النظام التي هي قلل الدبابيس التقديرات فيما يتعلق بالطائرة الميل بذل. تظهر باللون الأسود هو الإشارة الحصول عليها من التشخيص الحركة العادية لدينا، هنا اختلافات تردد فوز المرتبطة بالحركة العادية للسطح الحر للوحة الهدف. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 14
رقم 14: الإجهاد مقابل رسم تخطيطي لسرعة الجسيمات لتجربة تأثير لوحة طبيعية عكس تكوين. يظهر هذا الشكل الضغط مقابل رسم تخطيطي لسرعة الجسيمات لتجربة تأثير درجات حرارة مرتفعة لوحة طبيعية هندسة العكسية. المنحنى تركزت في تفاصيل الأصل محور جميع الدول الإجهاد يمكن تحقيقها للوحة الهدف الخواص، بينما المنحنى الصادرة في التفاصيل0 الخامس محور جميع الدول للمواد عينة في درجة حرارة الغرفة، وعلاوة على ذلك، المنحنى الأحمر التقاطع الخامسس يهدف إلى إظهار الأثر المحتمل لارتفاع درجات الحرارة. عند الأثر ضد عينة درجة حرارة الغرفة، لوحة الهدف يتحرك من حالة تحميل الأمم المتحدة (1) إلى حالة تحميل (3)، في حين، إذا أثر ضد عينة قبل ساخنة، الهدف سينتقل من الدولة (1) للدولة (5)، ونتيجة لذلك، تحول السطح الحر الدول سرعة الجسيمات من (4) إلى (6). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 15
رقم 15: سجل السرعة السطحية الحرة العادية لتكوين التجريبية الحالية- يظهر هذا الشكل تتبع سرعة الجسيمات السطحية الحرة التي تم الحصول عليها من عمليات تشخيص الحركة العادية. ويتجلى هذا التتبع في البداية ارتفاع حاد نسبيا في سرعة المتصلة بالقوى المحركة للأثر، تليها هضبة الناجمة عن مقاومة تطابق بين لوحات إعلانية والهدف التي تستمر من خلال فترة التجربة. ارتفاع السرعة الأولية يرتبط مباشرة بالإجهاد في عينة بن على الواجهة الطيارة/الهدف تطور الصدمة، بينما يرتبط السرعة في الهضبة صدمة للمقاومة المباراة بين الهدف والطيارة لوحات. وبشكل عام، يظهر المؤامرة تناقص سرعات الجسيمات في جميع أنحاء، مع ارتفاع درجات الحرارة، وهذا يشير إلى تليين الحرارية ممكن المواد عينة ظروف التحميل الحالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 16
الشكل 16. تتبع سرعة الجسيمات السطحية الحرة العادية التي تم الحصول عليها من تجارب أجريت على نقاء التجارية الكريستالات المغنيسيوم. (أ) يظهر إخفاق تناقص سرعات الجسيمات في الهضبة صدمة لدرجات حرارة تتراوح بين غرفة ˚C 610، ولكن عند درجات الحرارة الأعلى (617، 630 ˚C)، يتم عكس الاتجاه. (ب) يبين أن هذه الزيادة في سرعة الجسيمات واضح أيضا في صعود تتبع سرعة الجسيمات الأولية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 17
الرقم 17. صور Microscale شريحة من آثار ما بعد اختبار عينات. وتظهر الصور اثنين من آثار ملحوظة على المجهرية العينة نتيجة لارتفاع درجة الحرارة. أولاً، الصور تظهر الحبوب إنضاج مع زيادة درجة حرارة العينة، ولكن أكثر إثارة للاهتمام التغيير في تشكيلات الفرقة التوأم، التي تظهر كميزات جدولي أو خطوط بالعرض المحدودة التي تخترق الحبوب. لدرجات حرارة تتراوح بين 23 – 500 ˚C، انخفاضا في تشكيل الفرقة التوأم ويمكن ملاحظة، ومع ذلك، كدرجات الحرارة تزداد فيما يتجاوز هذه النقطة (أي 610، 617، 630 ˚C) وضوح لوحظت عودة ظهور عصابات التوأم. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

الأسلوب والبروتوكول المذكورة أعلاه تفصيلاً الإجراءات المتعلقة بأداء تجربة هندسة العكسية تأثير لوحة طبيعية في درجات الحرارة المرتفعة بشكل صحيح. في هذا النهج، نحن إجراء تعديلات مخصصة لماسورة البندقية في نهاية الضغط العالي (المؤخرة) مدفع الغاز الموجودة في الحالة الغربية احتياطي جامعة، لإيواء لفائف سخان مقاوم مع درجات الحرية محوري والتناوب. ويتيح النظام لفائف سخان مقاوم عينات الألومنيوم رقيقة، المعقود في الواجهة الأمامية من sabot سخان المقاومة، تكون ساخنة لدرجة حرارة ذوبان (ما يزيد على 640 درجة مئوية)، بالقرب من قبل إطلاق النار. استخدام سخان الإسكان التكيف مقرونا قبقاب المقاوم لحرارة، مرتفعة الحرارة لوحة أثر تجارب أجريت دون الحاجة للاعتبارات التجريبية الخاصة، التي عادة عند استخدام النهج التقليدية، مثل ، الحاجة إلى البعيد إمالة التكيف مع التغذية المرتدة في الوقت الحقيقي للحفاظ على توازي لوحات الهدف والطيارة أثناء عملية التدفئة. وعموما، النهج الجديد يقلل كثيرا من عدد الخطوات في المقطع بروتوكول، عند مقارنة بالنهج التقليدي.

في المقطع بروتوكول تجريبي، نحن بالتفصيل الخطوات المطلوبة ل: 1) إعداد المواد عينة والهدف، حيث يتم بعناية تشكيلة لوحات إعلانية والهدف، ملفوف، ومصقول، إلى حدود التحمل التوازي والتسطيح ضرورية توليد موجات الطائرة مع جبهة موازية بما فيه الكفاية على سطح الأثر؛ 2) الجمعية مخصصة sabot المقاوم للحرارة قادرة على تأمين لوحة عينة ساخنة، مع تخفيف تدفق الحرارة في الجسم sabot، وماسورة البندقية. بالإضافة إلى ذلك، منازل قبقاب مفتاح، الذي الأصحاب إلى الطريق الرئيسية الموجودة في البندقية للبرميل لمنع التناوب الجمعية sabot كامل أثناء السفر إلى أسفل طول ماسورة البندقية. وأخيراً، في الخطوات 3-5 ونحن التفصيل البروتوكول المتعلق بمحاذاة اللوحات عينة والهدف قبل إجراء التجارب، التدفئة لوحة إعلانية (عينة) وتنفيذ التجارب. في المقطع اللاحق، أظهرنا كيف يمكن التحقق من دقة البروتوكول من البيانات الخام الواردة في الشكل 1. وأخيراً، نقدم النتائج من نجاح مرتفعة الحرارة العادية لوحة أثر التجارب، التي تمكن من قياس الإجهاد/الجسيمات سرعة الدول في واجهة نموذج/المستهدفة، فضلا عن الصوتية الطولية تعتمد درجة الحرارة مقاومة المواد عينة.

في المستقبل القريب، مع إجراء التعديلات المناسبة في تصميم sabot، يتوقع هذا الأسلوب لتمكين حتى أعلى درجة الحرارة لوحة أثر التجارب، مما سيمكن استخدامه في سبر دينامية السلوك المادي أعلى نقطة انصهار مواد في القرب درجة حرارة الانصهار. نظراً لبراعة في هذا النهج، سيتم استخدام عدة تكوينات تجريبية مختلفة لدراسة سلوك المواد الحيوية شاملة. على سبيل المثال، درجة حرارة مرتفعة يمكن تصميم لوحة تجارب الهندسة العكسية تأهيلاً مناسباً لإجراء قياسات لموجة الصدمة بسرعة في المعادن في ارتفاع درجات الحرارة، في حين يمكن إجراء ضغط القص لوحة أثر تجارب لتقييم إينيلاستيسيتي ديناميكية ضغوطا كبيرة وأسعار القص فائقة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

ويود المؤلفون الاعتراف بدعم مالي من "وزارة الطاقة في الولايات المتحدة" من خلال الإشراف العلوم الأكاديمية تحالف وزارة الطاقة/الإدارة الوطنية (NA0001989 دي ودي-NA0002919) في إجراء هذا البحث. وأخيراً، الكتاب يود أن يشكر "مختبر لوس ألاموس الوطني" للتعاون دعما للجهود الجارية في التحقيقات الحالية والمستقبلية.

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

الهندسة ومجتمعة 138 قضية، درجة حرارة مرتفعة لوحة أثر التجارب، أثر لوحة طبيعية، أثر لوحة الضغط-القص، قرب تذوب درجات الحرارة، ومعدلات سلالة فائقة، ديناميكية سلوك المواد تحت الظروف القاسية
إجراء رفع درجة حرارة طبيعية والجمع بين الضغط-الإمالة لوحة أثر التجارب عن طريق نظام سخان Sabot المؤخرة في نهاية
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