Summary
Vi præsenterer her, en detaljeret protokol for en ny tilgang til at foretage forhøjede temperatur omvendt normale plade indvirkning og kombinerede pres og vrid plade indvirkning. Metoden indebærer anvendelse af en underkroppræsentation-ende resistive coil varmelegeme til at opvarme en prøve afholdes på forenden af en varme-resistent sabot til den ønskede temperatur.
Abstract
En ny metode for at udføre normale og/eller kombinerede pres-shear plade indvirkning eksperimenter på test temperaturer op til 1000 ° C er præsenteret. Metoden giver forhøjet temperatur plade-impact eksperimenter rettet mod sondering dynamiske opførsel af materialer under thermomechanical ekstremer, mens formildende flere specielle eksperimentelle udfordringer mens de udfører lignende eksperimenter ved hjælp af konventionelle plade indvirkning tilgang. Brugerdefinerede tilpasninger er lavet i underkroppræsentation slutningen af en et-trins gas-pistol ved Case Western Reserve University; disse tilpasninger omfatter en præcision-fræset forlængelsesstykke fremstillet af SAE 4340 stål, som er strategisk udformet til at parre de eksisterende pistol-tønde samtidig med en høj tolerance svarer til boring og kilegang. Forlængelsesstykket indeholder en lodret cylindrisk varmelegeme-brønd, som huser en vandvarmer forsamling. En resistiv coil varmelegeme-head, i stand til nå temperaturer på op 1200 ° C, er knyttet til en lodret stilk med aksial/roterende grader af frihedsrettigheder; Dette gør det muligt for tynd metal prøver afholdt på forenden af en varme-resistent sabot skal opvarmes ensartet på tværs af diameter til de ønskede temperaturer. Ved opvarmning flyer pladen (i dette tilfælde, prøve) i underkroppræsentation-slutningen af pistol-tønden i stedet for target-enden, kan flere kritiske eksperimentelle udfordringer afværges. Disse omfatter: 1) alvorlige ændringer i justeringen af target plade under opvarmning på grund af den termiske ekspansion af flere bestanddele af target indehaveren forsamling; 2) udfordringer, der opstår på grund af diagnostik elementerne, (dvs., polymer holografisk vandlås og optisk sonder) at være for tæt på den opvarmede target forsamling; 3) udfordringer, der opstår for målet plader med en optisk vindue, hvor afgørende tolerancer mellem stikprøven obligation lag, og vinduet bliver stadig vanskeligere at opretholde ved høje temperaturer; 4) i tilfælde af kombineret komprimering-shear plade indvirkning eksperimenter, behovet for høj temperatur resistent diffraktion riste til måling af tværgående partikel hastigheden på den frie overflade af målet; og 5) begrænsninger pålagt den nødvendige for utvetydig fortolkning af de målte gratis overflade hastighed kontra tidsprofil på grund af termisk blødgøring og eventuelt fremstilling af afgrænsningsrammen target pladerne anslagshastigheden. Ved at udnytte de tilpasninger, der er nævnt ovenfor, præsenterer vi resultaterne fra en serie af reverse geometri normale plade indvirkning eksperimenter på kommercielle renhed aluminium på en række prøve temperaturer. Disse eksperimenter viser faldende partikel hastigheder i påvirket tilstand, som er vejledende materiale blødgøring (fald i post udbytte flow stress) med stigende prøve temperaturer.
Introduction
I ingeniørmæssige anvendelser, er materialer udsat for en lang række betingelser, som kan være statiske eller dynamiske karakter, kombineret med en høj grad af deformation og temperaturer fra værelse til nær smeltepunktet. Under disse thermomechanical ekstremer kan den materielle adfærd variere drastisk; således over næsten et århundrede, har flere eksperimenter været udviklet rettet mod sondering det dynamiske respons og/eller andre karakteristika af materielle adfærd mens under kontrollerede lastning regimer1,2,3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14. for metaller indlæst på lav til mellemliggende stamme priser (10-6-100 /s), servo-hydraulisk eller precision skrue universal test maskiner har været brugt til at studere den materielle svar underkastes forskellige lastning tilstande og niveauer af deformation. Men som den anvendte stamme priser stige ud over de mellemliggende stamme priser (dvs., > 102/s), andre eksperimentelle teknikker blive nødvendig for at sonde den mekaniske respons. For eksempel på lastning satser af 103/s til 5 × 104/s fuld størrelse eller miniaturized Split-Hopkinson pres barer aktiver sådanne målinger for at være lavet8,15.
Traditionelt, lette gas-kanoner og/eller eksplosivt drevet plade indvirkning eksperimenter har udnyttet for at studere det dynamiske costs og andre fænomen som spallation, eller fase transformation, der opstår med meget høj stamme priser (105-10 7/s)16,17,18,19,20,21,22, eller kombinationer af højt pres og dynamisk belastning. Sædvanligvis, plade indvirkning eksperimenter involverer lanceringen af en flyer plade båret af en sabot oprindeligt i underkroppræsentation-slutningen af gas-pistol, som så rejser ned på længden af pistol-tønde og er lavet til at kollidere med en nøje afstemt stationært target plade på den virkningen kammer. Som følge af indvirkningen genereres normale og/eller kombinerede pres og vrid understreger på grænsefladen flyer/target som rejse gennem de rumlige dimensioner af pladerne som langsgående og/eller kombinerede langsgående og tværgående stress bølger. Ankomsten af disse bølger på den bageste overflade af target plade påvirker øjeblikkelige frie overflade partikel hastigheden af target plade, som er overvåget typisk via interferometriske teknikker. For at give mulighed for tolkningen af de målte partikel hastighed kontra tid historie, er det nødvendigt, at flyet-bølger med en front parallel til indvirkning overfladen blive genereret ved indvirkning14,23. At sikre den tidligere, virkning skal ske med en indvirkning tilt vinkel på rækkefølgen af mindre end én milli-radian12,24, med indflydelse overflader af fladhed bedre end et par mikrometer5,25.
Plade indvirkning eksperimenter er blevet tilpasset til at omfatte varmelegemer, som aktiverer undersøgelser af materielle adfærd til at udvide thermomechanical ekstremer26,27,28,29. Disse tilpasninger indebære normalt tilsætning af en induktion coil, eller en resistiv varmelegeme element til target-enden af gas-pistol; Selvom disse tilpasninger har vist sig at være eksperimentelt gennemførlige, fører tilgangen i sagens natur til specielle eksperimentelle udfordringer, som kræver omhyggelige overvejelser. Nogle af disse eksperimentelle komplikationer omfatter differential termisk udvidelse af de forskellige bestanddele af target indehaveren forsamling og/eller justering armaturet mens varmepladen de mål (eksempel), som kræver in-real-time tilpasning justeringer, som regel lavet med fjernstyrede justering værktøjer med løbende feedback for at opretholde afgørende parallelitet tolerance mellem prøve og target pladen. I forbindelse med pres-shear plade indvirkning eksperimentelle ordning, varme prøven kræver konventionelle polymer ristværk erstattes af høj temperatur resistent metallisk riste for at overvåge tværgående partikel hastigheden på den frie overflade af den Target plade. Derudover kan opvarmning af prøven føje begrænsninger på de større slagpåvirkning, som kan være ansat i visse forsøgsordninger, som i den høje stamme sats kombineret pres og vrid plade indvirkning konfiguration, hvor særlige hensyn kan være påkrævet for at forhindre utvetydig fortolkning af de eksperimentelle resultater, kan der beregnes ved hjælp af akustisk impedans af de forreste og bageste målet plader, som være temperatur afhængige. Endelig, for andre forsøgsordninger, som kræver en target plade med en optisk vindue, tolerancer mellem prøve, bond lag og/eller belægninger bliver stadig vanskeligere at opretholde høje temperaturer19.
For at afhjælpe de eksperimentelle udfordringer nævnt ovenfor, har vi lavet brugerdefinerede tilpasning af eksisterende enkelt-trins gas-pistol ligger ved Case Western Reserve University (CWRU)7,30,31,32 . Disse ændringer aktiverer tynd metal prøver afholdt på forenden af en varme-resistent sabot der skal opvarmes til temperaturer over 1000 ° C, før fyring, som gør det muligt høj temperatur normale og/eller kombinerede pres-shear plade indvirkning eksperimenter skal gennemført. I modsætning til de fleste af de konventionelle tilgange ansat for forhøjet temperatur plade konsekvensundersøgelser, har denne metode vist sig at lindre flere af de eksperimentelle udfordringer beskrevet ovenfor. For eksempel, har denne tilgang været udnyttet til at realistisk opnå tilt vinkler af mindre end én milli-radian uden behovet for remote tilt justering30eller flere optiske elementer for overvågning af tilt ændringer under eksperimentet. For det andet, da målet pladen forbliver under omgivelsestemperaturer, denne metode kræver ikke behovet for særlig høj temperatur resistent holografisk riste til måling af tværgående partikel hastigheden i skråt nedslag eksperimenter; Derudover større effekt hastigheder kan udnyttes uden risiko for fremstilling af målet plade, og dermed reducere kompleksiteten i fortolkningen af de eksperimentelle resultater. For at tilføje, kan denne tilgang udnyttes til at udføre høj temperatur reverse-geometri normale plade indvirkning eksperimenter, som giver os-Up relationer til et valg prøvemateriale. Disse kan fås via impedans matching teknikker, eller desuden en analyse af rarefaction fan fra ryg overfladen af prøven, som bærer information om ændringer i prøven chok hastighed under losning33,34 . I den forhøjede temperatur kombinerede pres-shear plade indvirkning konfiguration giver denne tilgang den dynamiske costs af tynde film studeres op til en bred temperatur og plastisk deformation rækkevidde og stamme-hastigheder op til 107/s afhængigt af af tykkelsen af tynde model16,27,29.
Vi vil præsentere de protokoller, der er nødvendige for at udføre en typisk høj temperatur plade indvirkning eksperiment diskuteret ovenfor. Dette vil blive fulgt af en sektion dedikeret til repræsentative resultater opnået med den nuværende teknik. Endelig, en diskussion af resultaterne vil blive præsenteret før en konklusion.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. prøven og målrette materielle forberedelse
Bemærk: I følgende protokol, vil vi detalje de trin, der er nødvendige for at forberede de prøve og target materialer, som senere skal bruges i en omvendt geometri normale plade indvirkning eksperiment. I denne opsætning, vil en flyer plade (også prøve), afholdt på forsiden af en sabot, lanceret via en enkelt fase gas pistol og gjort til at påvirke et stationært mål plade har til huse i target kammer gas pistol. En typisk flyer og target plade samling beskrevet i følgende protokol er vist skematisk i figur 1.
- Afsnit en 99,999% kommercielle renhed polykrystallinske aluminium stang til diske, der vil senere blive brugt som flyer plader (prøver).
Bemærk: Dette kan gøres ved hjælp af en langsom hastighed så for at undgå høje temperaturer og resterende understreger i arbejdsemnet. - Ansigt og tænde en drejebænk til en diameter på 76 mm og af tykkelse 5,6 mm stikprøve diske.
- Bore huller på tre equispaced 5 mm i diameter på en 62 mm diameter fed cirkel på prøve-diske, som senere vil blive brugt til at sikre prøverne at sabot.
- Male begge sider af prøve plader for at opnå en planhed og parallelitet tolerance på næsten 10 µm i diameter af prøverne.
- Udføre en ru lap på prøve plade overflader ved hjælp af en kommerciel lappemaskiner maskine med relativt grove partikelstørrelse (10-20 µm).
Bemærk: En vægt kan tilføres i dette trin, indtil de lappede overflader nå en selv kedelig grå, med angivelse af ensartethed på tværs af diameter af disken. - Forsigtigt rense lappede prøverne med ethanol til at fjerne enhver resterende partikler, og mineralsk olie. Derefter, polsk begge flader af prøve plader ved hjælp af 1 µm diamant pasta på en pudseklud.
- Kontrollere fladhed af prøverne ved at observere lette bands gennem en optisk flad i kontakt med overfladen af interesse under en grøn monokromatiske lyskilde16.
Bemærk: Fladhed kan kvantificeres ved at observere krumningen af de lette bands på overfladen af prøven, eller ved at tælle antallet af bands på tværs af diameter som vist i figur 2.- Flytte til det næste skridt hvis 3 lette bands eller en mindre ses på tværs af prøven diameter med angivelse af at en fladhed af ca 2 µm. ellers, Gentag trin 1.4.1 - 1.4.3 indtil 3 lette bands eller bedre opnås.
- Udføre en ru lap på prøve plade overflader ved hjælp af en kommerciel lappemaskiner maskine med relativt grove partikelstørrelse (10-20 µm).
- Gentag trin 1.1-1.3 at fabrikere målet plader. Afsnit en nedbør hærdet (høj styrke) legeret stang (Table of Materials) i diske og derefter maskine disse til en diameter på 25 mm og tykkelse på 7 mm. Endelig, male begge sider flade til ca. 10 µm.
- Skød to flader af målet plader på en lappemaskiner maskine ved hjælp af 15 µm alumina pulver i mineralsk olie indtil fladerne opnår en selv kedelig grå udseende.
Bemærk: En tilsvarende partikelstørrelse af diamant gylle kan bruges til at opnå hurtigere fjernelse priser og bedre overflade eftertænksomt. Derudover kan vægte bruges. - Gentag trin 1.4.2.
- Kontrollere fladhed af målet plader ved at gentage trin 1.4.3. Hvis 1 lys band eller bedre er observeret fortsætte til næste trin. Ellers Gentag trin 1.4.1 - 1.4.3 indtil 1 lys band eller bedre opnås. Hvis holografisk riste er nødvendigt, fortsætte til trin 1.5.4, ellers springe til trin 1,6.
- Skød to flader af målet plader på en lappemaskiner maskine ved hjælp af 15 µm alumina pulver i mineralsk olie indtil fladerne opnår en selv kedelig grå udseende.
- Udnytte en lignende procedure som beskrevet i trin 1.1-1.3 at fremstille aluminium ring.
- Afsnit en aluminium rør med de ydre og indre diameter af 41 mm og 32 mm, henholdsvis i ringe og derefter ansigt sider til en tykkelse på 7 mm.
- Bore seks 3 mm diameter slots equispaced på en 34,5 mm diameter bolt cirkel. Disse vil senere hus seks spænding forudindtaget kobber pins, hvorved tilt målinger på virkningen.
- Slibe, lap, rense og polsk begge flader af aluminium ringe ved hjælp af de procedurer, der er beskrevet i trin 1.4.
- Overhold den flade mål plade til aluminium ring ved hjælp af en to-dele epoxy blanding på en flad sikring rig som vist i figur 3. Lad epoxyen hærde natten over ved stuetemperatur.
Bemærk: De to dele er fastgjort til et fladt stål scene ved hjælp af tre skruer, der er forsigtigt hånd strammet så at de anvendte pres på målet og ringen forhindre epoxy fra utætte udad.- Fjerne enhver venstre-over lim fra de radiale slots eller overfladen af plader ved hjælp af acetone.
- Indsæt target plade/aluminium ring forsamling i POM-ring.
Bemærk: POM disk vil senere blive monteret på-en target indehaver med roterende frihedsgrader, som vil give mulighed for justering af test materialer inden for pistol-tønde. - Markér positionen af de seks radiale slots på det indre skridt af POM ring og bor seks thru tykkelse huller på markerede steder.
- Afsnit 6 kobber pins fra en spole af 15 AWG emaljeret kobbertråd med længde af ~ 50 mm og fjern emaljeret isolering lag fra to af dem. Tryk benene ind i åbningerne i en symmetrisk mønster: to jorden pins er placeret i modsatte placeringen af cirklen. Presse benene igennem slots og forlader ca 2 mm udad fremspringende fra overfladen af ringen.
Bemærk: Benene er bruges til at måle tilt vinklen og give trigger signal. - Overholde bent-enderne af kobber benene på bagsiden-overfladen af POM ringen ved hjælp af ekstra hurtig-indstilling epoxy.
- Brug en lav viskositet to dele epoxy blanding til at forsegle kløften mellem aluminium ring og den indre væg af POM ring. Lad epoxyen hærde natten over ved stuetemperatur.
- Fjern den overskydende 2 mm kobber ben stikker ud fra overfladen af aluminium ring. Første afsnit overskydende pins med en roterende værktøj, og derefter sand den resterende ned til overfladen ved hjælp af våde 300 grus sand papir, indtil pins er næsten flush til overfladen af aluminium ring.
- Lap, rense og polere hele forsamlingen ved at gentage trin 1.4.1-1.4.3. Sikre, at den hele lappede forsamling er fladt på inden for 2-3 lette bands.
- Lodde enderne af de seks kobber pins på bagsiden-overfladen af POM-ring, og montere POM ringen target indehaver bruger fire 6,35 mm diameter POM pins.
2. montering af brugerdefinerede varmebestandige Sabot
- Samle forsamling komponenter til varmebestandig sabot, vist i figur 4.
- Vedhæfte en øjebolt på den nederste ende af aluminium cap, og sikre en forsegling O-ring og en PTFE nøgle i rillerne i fælles landbrugspolitik.
Bemærk: Nøglen og O-ring bruges til at forhindre tilt og rotation af sabot under sin rejse ned pistol-tønde.- Træk thermo-par wiren gennem hullet i bunden af fælles landbrugspolitik, og sikre den thermo-par ledning i et stik.
- Overhold fælles landbrugspolitik til back-end, og fuldt fyret alumina silikat Lava rock tube til front-enden af aluminium rør ved hjælp af to-dele hurtig indstilling epoxy.
- Træk thermo-par sonde gennem hullet i prøveholderen 76.2 mm diameter H13 værktøjsstål legering.
- Overholde H13 prøveholderen til front-enden af Lava røret ved hjælp af høj temperatur cement eller tilsvarende høj temperatur selvklæbende.
- Anvend høj temperatur cement omkring 25 mm diameter og 3 mm tyk Lava disken sidder på toppen af indre igennem tykkelse 19 mm diameter koncentriske hul af H13 indehaveren. Tillad høj temperatur cement til tørre natten over ved stuetemperatur.
- Sikre prøven til H13 prøveholderen ved hjælp af tre alumina skruer, og sikre at fladhed af prøven ikke ændres ved hjælp af protokollen, beskrevet i 1.4.3.
3. forsamling prøvningsmaterialer inden for Gas-pistol
- Rengør den forreste overflade af prøve- og målet med isopropylalkohol og derefter bruge tape til at sikre første overflade spejle til overfladen af hver.
- Skrue stramme en 3-akse bevægelse scenen på en extruding rod ovenstående pistol tønde i indvirkning kammeret, og vedhæfte den prisme indehaveren transporterer en præcision optisk prisme på scenen.
- Træk et reb gennem pistol tønde, og tillægger sabot via øjebolt på aluminium cap rebet.
- Placer sabot i gun barrel med prøven vender ind mod indvirkning kammer, og placere indskyde indehaveren forsamling ind i målet kammeret står over for prøven.
- Juster placeringen af målet ved at justere de fire POM positionering ben, indtil den første-overflade spejl på målet er justeret på første-overflade spejlet på prøve.
- Udføre en ru Juster om parallelisme mellem de prøve og målet plader ved hjælp af et diffust pære og en reflekterende spejl. Justere fase, indtil en enkelt kontinuerlig reflekterede billede af pæren kan ses fra alle overflader på justering prisme.
- Brug en auto-kollimator24 for at opnå fine justeringen.
- Justere fase, indtil det reflekterede billede af korset fra ryg overfladen af prisme er justeret med billedet afspejles fra den første-overflade spejl på prøve.
- Justere mål samling ved at dreje de positionering skruer på indehaveren af målet indtil det reflekterede billede af korset fra ryg overfladen af prisme er justeret med billedet afspejles fra den første-overflade spejl på målet.
- Fjerne de første-overflade spejle fra prøven og mål. Også fjerne den reflekterende spejl, prisme, prisme indehaveren og justering fase fra indvirkning kammer.
- Trække sabot underkroppræsentation-slutningen af gas-pistol ved hjælp af rebet, og fjern derefter rebet fra fælles landbrugspolitik.
- Forlade ~ 2,5 mm afstand mellem sabot og varmer hoved og derfor justere længden på de skruer, som forhindrer sabotage mod bundstykket tilbage bevægelse.
- Tilslutte thermal-par temperatur diagnostisk skærm.
Bemærk: Thermal-par wire på temperatur dataskærm ende er sat inde i tønden gennem vakuum rør ved hjælp af en feedthrough.
4. arrangement og justering af Laser-baseret diagnostik
- Sætte to gevind ankre i hullerne på bagsiden af focuser sonde indehaveren. Stramme to skruer gennem ankre, indtil de når POM for at aktivere frihed til at ændre det indfaldende strålebundt vinkel.
- Bore igennem tykkelse hul i bunden af focuser sonde indehaveren, og fastgøre den på en gevind cylindrisk magnet.
- Trække en optisk fiber focuser sonde gennem en aluminium rør, og lim sonde til aluminium rør ved at anvende ekstra fast-sæt epoxy omkring sonden hoved og spidsen af aluminium rør. Skubbe sonde hovedet som frem ind i røret som muligt, men sørg for at forlade sonde linsen væk fra epoxy. Vent, indtil den ekstra fast-sæt epoxy er hærdet.
- Tilslut den optiske focuser til all-fiberoptik NDI/TDI interferometer31, og placere focuser forsamling på target indehaveren sigter mod den bageste overflade af målet.
- Tænder laseren, i dette tilfælde en 2W Erbium fiber tilkoblet laser, 0,2-0,4 W strøm. Næste, justere placeringen af focuser sonden ved hjælp af skruerne fastgjort på samlingen focuser indtil ordentlig lys kobling er opnået og erhvervede signalet optimeres.
- Justere variable ratio koblingen til at matche intensiteten af reference og Doppler-skiftet lys, indtil signalet vist i oscilloskopet er optimeret.
Bemærk: Hvis tværgående bevægelse diagnostik er nødvendige, henvises til trinene 4.5-4.6. - Sætte to gevind ankre i hullerne på bagsiden af POM focuser indehaveren, og stram derefter de to skruer gennem ankre, indtil de rører POM.
- Bore igennem tykkelse hul i bunden af focuser sonde indehaveren, og fastgøre den på en gevind cylindrisk magnet.
- Trække en optisk fiber kollimator sonde gennem en aluminium rør, og lim sonde til aluminium rør ved at anvende ekstra fast-sæt epoxy omkring sonden hoved og spidsen af aluminium rør. Skubbe sonde hovedet som frem ind i røret som muligt, men sørg for at forlade sonde linsen væk fra epoxy. Vent, indtil den ekstra fast-sæt epoxy er hærdet.
- Gentag trinene ovenfor i 4.4 at gøre to forsamlinger og læg dem i salen, indvirkning.
- Justere positioner og vinkler af de modtagende optiske fiber kollimatorer med magnet og de to skruer på indehaveren af POM indtil intensiteten af første-ordens diffrakteres bjælker målt ved magt skærme er optimeret.
- Afbryde strøm skærm og forbinde de to modtagende kollimatorer til all-fiberoptik TDI interferometer31.
5. udførelse af høj temperatur omvendt geometri Normal/pres-Shear plade indvirkning eksperimenter
- Sikre den primære flange ved at stramme de fire klemmer på indgangen til indvirkning kammer, og luk derefter salen ved hjælp af et polyesterfolie boltet til en sekundær flange.
- Øge seal presset til ~ 207 kPa, og luk derefter gas-pistol underkroppræsentation-enden ved at stramme skruerne i flangen.
- Tænd underkroppræsentation-udløbet vakuumpumpen, og tænd derefter target kammer-ende vakuumpumpe.
- Sikre, at der er ingen bevægelse af sabotage mod salen forårsaget af trykforskellen mellem forsiden og bagsiden af sabot. Vente, indtil kammeret er evakueret til et tryk mindre end 100 mTorr.
- Drej på laser-amplitude-baserede sabot indvirkning hastighed måling system.
- Flytte ovnen ned til den afmærkede position og tænde ovnen. Øge temperaturen af vandvarmer med 100 ° C trin, indtil den ønskede prøve temperatur er nået.
- Presse fyring dump kammer til ~ 1103 kPa og belastning kammer til det ønskede niveau afhængigt af valgt påvirker hastigheden. Ligeledes, sikre sabot catcher til indvirkning kammer.
- Sluk ovnen og straks flytte varmer opad mod varmelegeme-godt. Registrere temperaturen vises på temperaturen diagnostisk skærm målt ved sabot termoelement på prøveoverfladen.
- Umiddelbart åbne seal ventil og frigivelse fyring dump kammer når seal trykket falder til nul.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
En 82,5 mm boring, 6 m længde, et-trins gas pistol på CWRU i stand til at fremskynde 0,8 kg projektiler til hastigheder op til 700 m/s blev brugt i forbindelse med de nuværende eksperimenter. Figur 5 viser et fotografi af den modificerede gas-pistol facilitet på CWRU. Forud for fyring ligger den brugerdefinerede designet sabot i forlængelsesstykke varmelegeme, vist i figur 6. Forlængelsesstykket bærer en lodret varmelegeme-godt muliggør en resistiv coil varmelegeme til at flytte ind og ud af stien til sabot. Denne vandvarmer coil muliggør flyer pladen afholdt på forsiden af sabot skal opvarmes via gratis stråling under vakuum til de ønskede temperaturer. Sabot er custom designet til at bære den opvarmede flyer plade mens formildende varme flow fra flyer plade i selve sabot, således formildende risiko for beslaglæggelse af sabotage på grund af den mulige termiske ekspansion af sabot kroppen. Brugerdefinerede sabot design er vist skematisk i figur 7. Nøglen til design er keramisk isolator rør, fremstillet af fuldt fyret alumina silikat, valgt for sin lav varmeledningsevne, lav termisk udvidelse og fremragende modstandsdygtighed i forhold til andre kommercielt tilgængelige maskinbearbejdelig keramik. Når den ønskede test-temperatur er nået, er varmelegeme hoved manuelt flyttes ud af vejen for projektilet og har til huse i varmer-godt. Lige før fyring gas pistol, er temperaturen i prøven registreres via et termølement sonden knyttet til forsiden af flyer plade. For denne særlige eksperiment, hastigheden af projektilet er ca 100 m/s, desuden forudsat konstant acceleration, det tager lidt over en tiendedel af et sekund til projektilet at nå målet, således den temperatur lige før fyring er menes for at være et godt estimat for den oprindelige stikprøve temperatur på virkningen. Næste, fyring protokol er udført. Når seal trykket i underkroppræsentation når det atmosfaeriske tryk, og fyring pres er dumpet i fyring dump kammer, stemplet opretholdelse af en forsegling mellem belastning kammer og pistol tønde er fordrevet baglæns. Dette giver mulighed for højt tryk gas hurtigt flow udad fra bundstykket og lancere sabot. Sabot rejser ned på længden af pistol-tønde og er lavet til at påvirke med stationært target pladen på indvirkning kammer.
Den brugerdefinerede designet sabot muliggør flyer pladen skal enten normal eller skrå i forbindelse med akse i bevægelse. Figur 8 og figur 9 Vis skematisk omvendt normalt, og skrå pladen indvirkning konfigurationer, henholdsvis; dog er kun den omvendte normale plade indvirkning konfiguration beskrevet i det foreliggende manuskript. Figur 10 viser et fotografi af en typisk target indehaveren forsamling disse forsøgsdyr. De roterende frihedsgrader aktiverer præcis justering af target pladen på flyer pladen. Justeringen udføres, ved hjælp af en præcision fræset prisme sammenholdt med en autocollimator, som vist skematisk i Figur 11. Under justeringen afspejler parallelle stråler fra autocollimator off overfladen af prisme, target og flyer plade; en tredje stråle afspejler den indvendige overflade af prismet. De reflekterede stråler forblive parallelt, hvis og kun hvis flyer og target plade overflader er parallelle med hinanden og vinkelret på den bageste overflade af prisme. I kommende parallelle stråler vil derefter konvergerer til at danne et enkelt billede på reticle af autocollimator betyder, at overfladerne er justeret.
For omvendte normale plade indvirkning ordning, ved anslaget, er normale belastninger genereret på grænsefladen flyer/target, som rejser gennem de rumlige dimensioner af pladerne som en langsgående stress bølge med en front parallel indvirkning overflade (forudsat at planhed og parallelitet tolerancer er opfyldt). Ved anslaget kommer spænding-partisk benene i kontakt med metalliske flyer pladen båret af sabot, at skabe en sti til jorden. Signalerne fra kortsluttet benene er overvåget gennem tilt erhvervelse kredsløb, digitaliseret og derefter registreres via et oscilloskop. Disse signaler tilvejebringe kvantitative oplysninger om den maksimale tilt på indvirkning samt tilt fly, og give desuden en trigger puls til oscilloskop at begynde optagelse signaler fra de normale bevægelse diagnostik. I den foreliggende undersøgelse, en i-in-House-bygget alle fiberoptik baseret kombineret normale og tværgående forskydning interferometer bruges til at overvåge den frie overflade bevægelse af mål (figur 12). Figur 13 viser de rå data registreres under en succesfuld omvendt geometri normale plade indvirkning eksperiment. Dataene i denne plot aktiverer brugeren om at bekræfte, at den protokol, der er anført ovenfor er udført korrekt. Vist med rødt er signalet leveres af tilt erhvervelse kredsløb. For dette eksperiment, forskellen i tid mellem kortslutning af første og sidste spænding forudindtaget pins er ca 180 ns, som angiver, at afstanden mellem den første og sidste kontaktpunkt under virkningen var omkring 18 µm (givet at projektilet rejste på 100 m/s), så den maksimale tilt på virkningen måles på tværs af 34,5 mm bolt cirkel var ca 0,52 mrad. Hvis justeringen protokol ikke er udført tilfredsstillende, en meget større tilt tid ville blive overholdt, og en tilt niveau større end et par mrad kunne convolute trykbølge profil målt på de frie overflade. En anden indikation af en vellykket eksperiment er forskellen i tid mellem den første kortsluttet pin og ankomsten af den langsgående bølge på den frie overflade af target plade. Den stress bølge genereret på indvirkning rejser med en konstant hastighed, forudsat at målet pladen forbliver elastisk. Efter legering rod anvendes i denne undersøgelse, hastigheden af den langsgående bølge er ca 5820 m/s, således at vide af målet, 7 mm, tykkelse tyder på at de langsgående bølge skulle ankomme ca 1,2 µs efter sammenstødet. I Figur 13, er ankomsten af den langsgående stress bølge præget af en hurtig beat frekvens og amplitude variation af signalet opnået fra de normale bevægelse diagnostik. En forsinket ankomst af den langsgående stress bølge kunne indikere en stor tilt, costs target plade eller forkert mål forsamling forberedelse.
Figur 14 viser skematisk af stress versus partikel velocity diagram til en generel normal chok kompression plade-impact eksperiment hvor både forvarmet flyer og target plade kan gennemgå elastisk plast deformation ved nedslaget. Loci af alle stress/partikel velocity stater for target plade under enakset stamme er repræsenteret af den sorte kurve passerer gennem oprindelse, mens loci af alle stress/partikel velocity stater for flyer er repræsenteret af den sorte kurve Krydsende partikel velocity akse på den projektil hastighed. Den røde kurve skærer partikel velocity akse på den projektil hastighed er beregnet til at illustrere den mulige effekt af temperatur på locus af stater for prøven. For en kollision mod en stuetemperatur prøve på grænsefladen prøve/mål flytter mål plade fra en un-lastet tilstand (1), til en lastet tilstand (3), efter streg-prik-linje (Raleigh linje) med hældning svarende til den langsgående impedans af target plade materiale på land (3), mens den prøve plade bevæger sig fra en losset tilstand (2) til en lastet tilstand (3), efter linjen Raleigh med hældning svarende til den langsgående impedans af prøven på state (3). Skæringspunktet mellem disse to linjer afsløre de maksimale stress og velocity stater kan opnås gennem impedans matching under dette eksperiment på grænsefladen prøve/mål. Desuden plade stress/partikel velocity stater på prøve/mål interface påvirker partikel hastigheden hedder på den frie overflade af målet, dette vist som stat (4). Virkning mod en prøve med en lavere langsgående akustisk impedans, ville resultere i en ændring i opnåelige stater på grænsefladen prøve/mål fra (3) til (5), og dermed, på den frie overflade af mål fra (4) (6), således, dette viser, hvordan små ændringer i længderetningen akustisk impedans af prøven er påviselig ved at overvåge partikel hastigheden på den frie overflade af target plade.
Bemærk, at partikel hastigheden på den frie overflade af målet er mindst to gange partikel hastigheden på grænsefladen prøve/mål, men denne faktor ændres som en funktion af hastigheden af plast bølgeudbredelse, derfor tilstanden stress på prøven / Target interface skønnes ved hjælp af7
hvor 
er en discritzed tidsinterval repræsenteret som 
, hvor h er inverse af samplefrekvensen oscilloskop (2,5 x 10 10/s), 
hvor L er tykkelsen af target plade og 
er en gennemsnitlig stress afhænger af hastigheden af plast formering i target plade målt på de frie overflade på tid . 
, og 
er tæthed og elastisk langsgående bølge hastighed target plade henholdsvis, og 
er den målte partikel hastigheden på den frie overflade af target plade. Derudover fra den målte frie overflade partikel kan hastighed svarende til velocity plateau (tilstand (3)), de langsgående akustisk impedans af flyer (eksempel) estimeres ved hjælp af32
Figur 15 viser gratis overflade partikel velocity trace opnået fra de normale bevægelse diagnostik. Dette spor manifesterer i første omgang en forholdsvis kraftig stigning i hastighed relateret til dynamikken i indvirkning, efterfulgt af et plateau som følge af en impedans match mellem de flyer og målet plader, som fastholdes gennem varigheden af forsøget. Indledende hastighed stigning relaterer direkte til dynamiske styrke og begyndende plast flow af target plade materiale, mens hastighed på chok plateau er relateret til impedans match mellem target og flyer plader. Figuren viser klart gradvis faldende partikel hastigheder på wave-front og partikel velocity plateau som funktion af stigende temperatur, tyder på mulige termiske blødgøring og/eller monoton faldende langsgående impedans på prøvemateriale med temperatur.
En mere interessant resultat kan ses i Figur 16, som viser normal fri overflade partikel velocity trace fremstillet af reverse geometri normale plade indvirkning eksperimenter udført på kommerciel renhed polykrystallinske magnesium. På samme måde til Figur 15, Figur 16(a) viser monoton faldende partikel hastigheder på chok plateau med stigende temperaturer i rækken af 23-610 ˚C, men ved temperaturer over dette niveau (dvs., 617, 630 ˚C), en vending af denne tendens ses tydeligt. Denne stigning i partikel velocity foreslår en stigning i chok impedans af prøvemateriale, Derudover antages det, at materialet elastisk konstanter falde som en funktion af stigende temperatur, derefter en stigning i chok-impedans i dette sag, antyder en stigning i flydespænding og/eller plast modulus af prøvematerialet. Omhyggeligt kigge på Figur 16(b) det kan ses, at stigningen i partikel hastigheden på chok plateau er ledsaget af en stigning i partikel velocity niveauer i hele den indledende stigning i partikel velocity spor, som korrelerer med den stressniveauet på grænsefladen prøve/mål under den begyndende plasticitet af prøvematerialet. Figur 17 viser micrographs af tværsnit af indvirkning overflade efter prøveemner. Billederne viser to mærkbare virkninger på mikrostruktur som følge af stigende temperatur. Først, billederne viser korn modning med stigende temperatur, prøve, der forventes. Billederne viser imidlertid også en ændring i twin band formationer, som åbenbart som tabelformat funktioner eller linjer med en finite bredde, der skærer sig gennem korn. Omhyggeligt kigge på billederne svarende til temperaturer fra 23 – 500 ˚C, en klar reduktion i twin bands er observeret med stigende temperatur. Men ved højere temperaturer (dvs., 610, 617, 630 ˚C) en re-fremkomsten af disse to bands overholdes, hvilket tyder på, at twin band dannelse er begunstiget i sidstnævnte-ende af dette temperaturområde. Eftersom plastisk deformation i magnesium er indkvarteret gennem konkurrerende mekanismer af twin band formationer og slip, er det plausibelt, at begunstigede twin band dannelsen observeret ved den højeste temperatur prøvesag tyder på at slip er blevet vanskeligere under disse betingelser.
Figur 1: skematisk af en typisk flyer plade og target plade samling. Denne figur viser en simpel skematisk flyer og target plade forsamlinger bruges i en nuværende eksperimentelle konfiguration. En dybdegående protokol for at forberede disse dele er beskrevet i trin 1.1-1.7. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2: foto af fladhed målemetode. Denne figur viser fladhed måling på pladerne ved at placere en optisk fladt på overfladen af interesse i en grøn monokromatiske lys. Fladhed kan være kvantitative (en) ved at observere krumningen af de lette bands på overfladen af prøven, eller (b) ved at tælle antallet af bands på tværs af diameter. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3: foto af en flad sikre boreplatform. Denne figur viser target plade og aluminium ring er fastgjort til et fladt stål scene ved hjælp af tre skruer, der er forsigtigt hånd strammet så at de anvendte pres på målet og ringen forhindre epoxy fra siver ud. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4: fotografi af komponenter i sabot design. Denne figur viser komponenterne af brugerdefinerede varmebestandige sabot forsamling. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5: Gas-pistol facilitet på CWRU. Denne figur viser et fotografi af et trins gas-pistol facilitet ved Case Western Reserve University. Vist med rødt er specialdesignet varmesystem som hjælpere med den eksisterende pistol-tønde, og muliggør ønskede temperatur betingelser, der skal formidles til sabot. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6: skematisk af varmesystemet. Denne figur viser en skematisk af varmesystemet, der er knyttet til højtryk et trins gas-pistol underkroppræsentation. Den brugerdefinerede forlængelsesstykke inkorporerer en vandvarmer-brønd, som huser en resistiv varmelegeme coil afholdt på en stilk med aksial og roterende frihedsgrader. Denne spole kan bevæge sig på linie med projektilet og varme tynde metal prøver afholdt på forsiden af sabot for temperaturer over 1000 ° C, før fyring. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 7: skematisk af varme-resistente sabot. Denne figur viser en skematisk af sabot bruges i nuværende eksperimentelle konfiguration. Alumina silikat tube hjælper afbøde varme flow fra den opvarmede tynd metal prøvemateriale til selve sabot, hvilket minimerer risikoen for beslaglæggelse af sabot inden for pistol-tønde på grund af mulige termiske ekspansion af sabot kroppen. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 8: skematisk af høj temperatur omvendt konfiguration normale plade indvirkning eksperiment. Sabot transporterer opvarmet flyer plade er selvkørende ned gun barrel og gjort til at kollidere med target forsamling. Ved anslaget, pins overliggende flugter med target plade giver udløser puls og vippe diagnostik, mens den frie overflade bevægelse af target plade er overvåget via brugerdefineret bygget PDV. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 9: skematisk af typiske symmetrisk skrå plade indvirkning eksperiment. I denne konfiguration hælder en flyer plade i forbindelse med akse i bevægelse, som ved anslaget giver både normale og tværgående komponenter i bevægelse i forhold til normalitet indvirkning overflade. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 10: foto af en typisk target indehaveren forsamling. Denne figur viser den typiske mål indehaver forsamling anvendes til enten normal eller skråtstillet plade indvirkning eksperimenter. Target forsamlingen vist i centrum er knyttet til indehaveren af target via POM pins, og roterende frihedsgrader aktiverer præcis justering skal foretages. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 11: prisme justering ordningen. Denne figur viser en illustration af justering for de flyer og målet plader ved hjælp af en høj præcision retvinklet prisme sammenholdt med en autocollimator. Parallelle stråler (vist med rødt) fra autocollimator afspejler off overfladen af prisme, target og flyer plade, afspejler en tredje stråle den indvendige overflade af prisme. De reflekterede stråler (vist i sort) opretholde parallelitet flyer og target plade overflader er parallelt med hinanden og vinkelret på den bageste overflade af prisme. I kommende parallelle stråler konvergerer til at danne et enkelt billede på reticle af autocollimator. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 12: skematisk af custom alle fiberoptik baseret kombineret normale og tværgående forskydning interferometer system. Denne konfiguration bruger en modificeret PDV, vist i blåt, for både at overvåge den normale bevægelse af target plade, og belyse en holografisk rist på den frie overflade af det mål, at skabe flere ordre diffrakteres bjælker. Disse bjælker (normalt første ordre) kan koblet tilbage ind i fibrene og kombineres for at oprette beat frekvens variationer proportional med den tværgående bevægelse af target plade, det er vist med rødt. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 13: rå data fra en typisk normal plade påvirke eksperiment. Denne figur viser de optagede signal opnået i løbet af en typisk omvendt geometri normale plade indvirkning eksperiment. Vist i rødt signal stammer fra kortsluttet spænding-partisk benene knyttet til aluminium ring under indvirkning. Forskellen i tid mellem den første og seneste kortsluttet pin give et skøn over den maksimale tilt ved nedslaget, og den rækkefølge, som stifterne kortsluttet aktiverer skøn vedrørende tilt flyet skal foretages. Vist i sort signalet stammer fra vores normale bevægelse diagnostik, er her beat frekvens variationer relateret til den normale bevægelse af den frie overflade af target plade. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 14: Stress versus partikel velocity diagram for en omvendt konfiguration normale plade indvirkning eksperiment. Denne figur viser stress versus partikel velocity diagram for et forhøjet temperatur omvendt geometri normale plade indvirkning eksperiment. Kurven centreret på detaljer om oprindelsen locus af alle stress stater opnåelige for isotropic target plade, der henviser til, at kurven med oprindelse på V0 detaljer locus af alle stater for prøvemateriale ved stuetemperatur, desuden den røde kurve Krydsende Vo er beregnet til at vise den mulige effekt af stigende temperaturer. Ved anslaget mod en stuetemperatur prøve flytter target plade fra en un-lastet tilstand (1) til en lastet tilstand (3), hvorimod hvis virkningen er fremsat mod en forvarmet prøve, målet vil flytte fra staten (1) til staten (5), derfor, skiftende den frie overflade partikel velocity stater fra (4) (6). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 15: Normal fri overflade hastighed rekord for den nuværende eksperimentelle konfigurationen. Denne figur viser den frie overflade partikel velocity trace opnået fra de normale bevægelse diagnostik. Dette spor manifesterer i første omgang en forholdsvis kraftig stigning i hastighed relateret til dynamikken i indvirkning, efterfulgt af et plateau som følge af en impedans match mellem de flyer og målet plader, som fastholdes gennem varigheden af forsøget. Indledende hastighed stigning relaterer direkte til stress i Al prøve på grænsefladen flyer/target som chokket udvikler sig, mens hastighed på chok plateau er relateret til impedans match mellem mål og flyer plader. Samlet, plot viser faldende partikel hastigheder overalt, med stigende temperaturer, og dette tyder muligt termisk opblødning af prøvemateriale under de nuværende belastningstilstande. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 16. Normal fri overflade partikel velocity trace hidrørende fra forsøg udført på kommerciel renhed polykrystallinske magnesium. (a) viser monoton faldende partikel hastigheder på chok plateau for temperaturer lige fra værelse til 610 ˚C, men ved højere temperaturer (617, 630 ˚C), tendensen er vendt. (b) viser, at denne stigning i partikel velocity er også tydeligt i den indledende stigning af partikel velocity spor. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 17. Individuel billeder med et tværsnit af post indvirkning teste prøver. Billederne viser to mærkbare virkninger på mikrostruktur af prøven som følge af stigende temperatur. Først, billederne viser korn modning med stigende prøve temperatur, men mere interessant er ændringen i twin band formationer, som åbenbart som tabelformat funktioner eller linjer med begrænsede bredde, der skærer sig gennem korn. For temperaturer fra 23 – 500 ˚C, et fald i twin band dannelse kan observeres, men som temperaturer er øget ud over dette punkt (dvs, 610, 617, 630 ˚C) en re-fremkomsten af twin bands er tydeligt observeres. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Metode og protokol anført ovenfor detaljeret procedure for korrekt udførelse af en reverse geometri normale plade indvirkning eksperiment ved forhøjede temperaturer. I denne tilgang foretage vi brugerdefinerede ændringer gun barrel enden højtryk (underkroppræsentation) af den eksisterende gas pistol ved Case Western Reserve University, til at huse en resistiv varmelegeme spole med aksial og roterende frihedsgrader. Resistive opvarmningsanlægget coil system gør det muligt for tynde aluminium prøver, afholdt på forenden af en vandvarmer resistente sabot, der skal opvarmes til nær smeltende temperaturer (over 640 ° C), før fyring. Bruger varmer boliger tilpasning kombineret med en varmebestandig sabot, blev forhøjet temperatur plade indvirkning eksperimenter udført uden behov for særlige eksperimentelle overvejelser, som er typisk, når udnytte den konventionelle tilgang, som , behovet for remote vippe justering med real-time feedback for at opretholde parallelitet af mål og flyer pladerne under den varme proces. Samlet, den nye tilgang reducerer antallet af trin i afsnittet protokollen i forhold til den konventionelle tilgang.
I afsnittet forsøgsplan vi detalje de nødvendige skridt: 1) prøve og target materielle forberedelse, hvor flyer og målet pladerne er omhyggeligt bearbejdet, lapsamlet og poleret, til inden for tolerancerne for parallelitet og fladhed nødvendige for den generation af plane bølger med en front tilstrækkeligt parallel indvirkning overflade; 2) samling af brugerdefinerede varmebestandige sabot egnede til at sikre en opvarmet prøve plade, mens formildende varme flow i selve sabot og gun barrel. Derudover huser sabot en nøgle, som hjælpere til den eksisterende nøgle-måde i pistolen tønde til at forhindre rotation af hele sabot forsamlingen under sin rejse ned på længden af pistol-tønde. Endelig, i trin 3-5 vi detalje protokollen om tilpasningen af de prøve og målet plader før gennemføre eksperimenter, varme flyer plade (eksempel) og udførelse af eksperimenter. I det efterfølgende afsnit viste vi, hvordan nøjagtigheden af protokollen kunne kontrolleres fra de rå data i figur 1. Endelig, vi præsenterer resultaterne fra vellykket forhøjet temperatur normale plade indvirkning eksperimenter, som aktiverer målinger af stress/partikel velocity stater på grænsefladen prøve/mål samt temperatur afhængigt af langsgående akustisk impedans af prøvematerialet.
I den nærmeste fremtid med passende justeringer til sabot design, er denne metode forventes at muliggøre endnu højere temperatur plade indvirkning eksperimenter, hvorved dens anvendelse i sondering dynamiske materielle opførsel af højere smeltepunkt materialer på nær smeltende temperaturer. Givet alsidigheden af denne tilgang, vil flere forskellige eksperimentelle konfigurationer bruges til at studere dynamiske materielle opførsel lineære. For eksempel, hastigheder forhøjet temperatur omvendt geometri plade indvirkning eksperimenter kan passende designet til at foretage målinger af trykbølge i metaller ved stigende temperaturer, mens pres-shear plade indvirkning eksperimenter kan udføres for at vurdere dynamisk costs på store stammer og ultra-høje klipning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at oplyse.
Acknowledgments
Forfatterne vil gerne anerkende finansiel støtte fra det amerikanske Department of Energy gennem Stewardship videnskab Academic Alliance DOE/NNSA (DE-NA0001989 og DE-NA0002919) i at gennemføre denne forskning. Endelig vil forfatterne gerne takke Los Alamos National Lab for deres samarbejde til støtte for undergår bestræbelser i de nuværende og fremtidige undersøgelser.
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 |
References
- 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).
- 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).
- Gilat, A., Cheng, C. -S. Torsional split Hopkinson bar tests at strain rates above 104s− 1. Experimental Mechanics. 40, 54-59 (2000).
- Harding, J., Wood, E., Campbell, J. Tensile testing of materials at impact rates of strain. Journal of Mechanical Engineering Science. 2, 88-96 (1960).
- Clifton, R. J., Klopp, R. W. Pressure-shear plate impact testing. Metals handbook. 8, 230-239 (1985).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Prakash, V., Clifton, R. J. Fracture Mechanics: Twenty Second Symposium (vol. 1). , Astm Special Technical Publication. (1992).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Klopp, R., Clifton, R., Shawki, T. Pressure-shear impact and the dynamic viscoplastic response of metals. Mechanics of Materials. 4, 375-385 (1985).
- Arvidsson, T. E., Gupta, Y., Duvall, G. E. Precursor decay in 1060 aluminum. Journal of Applied Physics. 46, 4474-4478 (1975).
- 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).
- Barker, L., Hollenbach, R. Shock wave study of the α⇄ε phase transition in iron. Journal of Applied Physics. 45, 4872-4887 (1974).
- Shazly, M., Prakash, V. Shock response of a gamma titanium aluminide. Journal of Applied Physics. 104, 083513 (2008).
- 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).
- 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).
- Prakash, V. A pressure-shear plate impact experiment for investigating transient friction. Experimental Mechanics. 35, 329-336 (1995).
- Kumar, P., Clifton, R. Optical alignment of impact faces for plate impact experiments. Journal of Applied Physics. 48, 1366-1367 (1977).
- Prakash, V. Time-resolved friction with applications to high speed machining: experimental observations. Tribology Transactions. 41, 189-198 (1998).
- Frutschy, K., Clifton, R. High-temperature pressure-shear plate impact experiments using pure tungsten carbide impactors. Experimental mechanics. 38, 116-125 (1998).
- 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).
- 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).
- Grunschel, S. E. Pressure-shear plate impact experiments on high-purity aluminum at temperatures approaching melt. , Brown University. (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
