동적 파괴와 분열의 온도 의존성을 공부하는 방법

다음 실험의 목표는 초기 시료 온도 범위에 대한 높은 변형률, 인장 하중 하에서 재료의 동적 파괴 및 단편화를 연구하는 방법을 개발하는 것입니다. 이는 가스 건 구동 팽창 실린더 형상을 통해 달성되며, 여기서 샘플은 온도 제어 장치인 강철 O jive 모양의 인서트를 포함하는 중공 실린더의 형태를 취합니다. 두 번째 단계로, 타겟 실린더를 가스총 배럴 끝에 병렬로 장착하고 레이저 기반 v 대칭 진단을 설치하여 실린더를 따라 여러 지점에서 팽창 속도를 측정하고 고속 이미징을 사용하여 파괴, 시작 및 성장을 추적합니다.

다음으로, 실린더를 원하는 온도로 가져오고 폴리 카보네이트 발사체가 목표물로 발사됩니다. 발사체와 OJ 인서트 사이의 결과 충격으로 인해 폴리카보네이트가 바깥쪽으로 흘러 실린더가 균일한 방사형 팽창으로 구동되어 원주 방향 주위에 인장 응력 상태가 생성됩니다. 그런 다음 vela symmetry 및 고속 이미징을 사용하여 온도에 따른 재료의 변형 실패 및 단편화 특성을 결정하고 파편 분석을 통해 파괴 메커니즘을 확인할 수 있습니다.

이 기술의 주요 장점은 고전적인 겨울 기술 또는 폭발물 또는 인장 분할 홉킨스 및 바의 사용과 같은 다른 기존 방법에 비해 샘플의 하중 또는 변형률과 같은 실험 요인에 영향을 주지 않고 초기 샘플 온도의 영향을 연구할 수 있다는 것입니다. 티타늄 합금 티타늄, 6% 알루미늄, 4% 바나듐 중량 비율로 가공된 대상 실린더로 실험 준비를 시작하거나 6 4를 묶습니다. 실린더의 길이는 150mm, 내륙 직경은 50mm, 벽 두께는 4mm입니다.

표면 마감에는 가공 자국이 없어야 하며 사용을 위해 약간 확산된 상태로 두어야 합니다.광자 도플러 벨라 대칭과 함께 실린더를 따라 열전대를 접합합니다. 타겟 조립을 시작합니다. 먼저 OJ 인서트를 실린더 후면에 놓고 그랩 나사로 제자리에 고정합니다.

그런 다음 실린더와 O jive 어셈블리를 장착 슬리브에 넣습니다. 그럽 나사로 고정하십시오. 이 시점에서 난방 또는 냉방 장치를 설치하십시오.

이 실험에서는 O jive 인서트 후면에 마이크로메 저항 부하를 배치합니다. 다음은 실린더를 따라 온도를 측정할 수 있는 열전대가 있는 최종 어셈블리이며 프로브는 여기에서 대칭을 증명합니다. 최종 표적 어셈블리는 비교를 위해 가스총 발사체 옆에 표시됩니다.

프로브 커넥터를 청소한 후 프로브를 가시 레이저, 660 나노미터 레이저 광이 프로브를 통해 실린더에 거의 정상적인 정렬을 이루도록 대략적으로 정렬합니다. 반사된 빛이 프로브로 다시 떨어질 때까지 프로브를 조정합니다. 1, 550 나노미터 레이저와 광학 순환기를 사용하여 보다 철저한 정렬을 진행합니다.

수집된 반사광의 양을 측정하려면 최대값에 도달할 때까지 각 프로브를 조정하십시오. 목표물이 준비되면 가스 총으로 작업을 시작하십시오. 조심스럽게 가공된 정렬 플러그를 배럴 끝 부분에 놓습니다.

그런 다음 플러그 위에 타겟 어셈블리를 설치하고 실린더가 정렬될 때까지 타겟 마운트를 조정합니다. 배럴과 동축으로. 대상을 정렬한 상태에서 가열 코일을 고전류 케이블에 연결하고 광섬유를 광자 도플러 Vela 대칭 시스템 시스템에 연결합니다.

배럴로 돌아가서 타이밍 하드웨어에 대한 트리거를 설치합니다. 발사체가 배럴을 빠져나갈 때 회로를 완성하도록 배럴 끝에 방아쇠 쌍을 놓습니다. 그런 다음 방아쇠에서 O jive의 충격 지점까지의 거리를 측정하여 충격 시간을 추정할 수 있습니다.

이 시점에서 고속 이미징 시스템을 설정합니다. 거울을 사용하여 가스 건의 광 포트를 통해 이미지를 중계합니다. 플래시 건을 앞과 위에서 실린더를 가리키도록 배치합니다.

표적 탱크 외부에 고속 카메라를 장착하고 실린더에 정렬하고 초점을 맞춥니다. 실린더는 프레임을 거의 채워야 하며 실린더 확장을 위한 공간을 남겨야 합니다. 모든 것이 정상이면 광자 도플러 벨라 대칭 시스템의 레이저에 대한 적절한 안전 예방 조치를 취하십시오.

그런 다음 vela 대칭 시스템과 오실로스코프를 켜고 vela 대칭을 확인합니다. 프로브 전력 수준 및 정렬. 다음으로, 적외선 보기 카드를 사용하여 실린더 후면에서 vela 대칭 프로브가 초점이 맞춰지는 위치까지의 거리를 확인합니다.

참조 레이저를 켜서 각 채널에 대한 신호를 확인합니다. 속도 0 비트를 5기가헤르츠로 설정합니다. 모든 진단에 대한 최종 테스트 후 정렬 플러그를 제거하고 탱크를 닫습니다.

발사체를 설치하고, 대상 탱크를 약 50mm로 대피시키고 타이밍 하드웨어를 고속 이미징 및 오실로스코프를 갖도록 설정하여 발사 준비를 합니다. 제로 시간은 예상 충돌 시간과 일치합니다. 레이저를 켜고 진단을 작동시킨 후 방을 확보하고 제어실로 이동합니다.

제어실에서. 대상을 원하는 온도로 가열하기 시작합니다. 온도에 도달하면 원하는 발사 압력으로 건을 충전하십시오.

발사 압력이 되면 최종 점검을 하십시오. 난방 전원을 끕니다. 카운트다운을 진행하고 3, 2, 1을 발사합니다.

발사 후 가스총을 구부리고 총이 대기압으로 돌아갈 때 카메라 데이터를 저장하십시오. 계속 진행하는 것이 안전해지면 총기실로 돌아가서 레이저를 끄고 오실로스코프 데이터를 저장하십시오. 잔해를 수집하기 위해 대상 탱크를 열어 계속하십시오. 파편.

파편은 타이 6, 4 및 기타 금속 파편으로 구성됩니다. 나중에 타이 6 4를 추출하고 분석하기 위해 탱크에서 모든 금속 조각을 제거합니다. 이 고속 비디오는 150K의 티타늄 합금 실린더에 대한 것입니다.발사체 속도는 초당 1000미터였습니다.

프레이밍 카메라는 0.7마이크로초 노출로 10마이크로초마다 하나의 이미지를 수집했습니다. Botone Doppler vela symmetry는 이 플롯에 대한 데이터를 제공했으며, 이는 팽창 속도를 시간 함수로 제공합니다. 두 개의 솔리드 곡선은 150K 실린더에 대한 것입니다.

검은색 곡선은 프로 포지션을 위한 것입니다. O 자이브의 끝 부분쯤에서 빨간색 곡선은 O 자이브를 따라 더 뒤로 물러난 점에 대한 것입니다. 비교를 위해 점선 곡선은 800K의 실린더에 대한 데이터를 제공합니다.다시 말하지만, 검은색 곡선은 O 자이브 끝에 있고 빨간색 곡선은 더 뒤쪽에 있습니다.

호출된 실린더는 최고 속도 이후 감속이 적어 파괴가 더 일찍 시작되었음을 시사합니다. 여기서, 단색 곡선은 150K에서 유지되는 실린더의 길이를 따라 4 개의 지점에서 축적 된 방사형 변형률에 해당합니다. 점과 연결 점선은 오른쪽의 축을 사용하여 보이는 균열의 수입니다. 음, 고속 비디오의 이 이미지를 통해 골절의 시간적 활성화에 대한 정보를 수집할 수 있습니다.

여기에서 150K 실린더에서 여러 개의 세로 파괴가 분명합니다.고속 이미징 및 속도 측정과 같이 여기에서 제시한 절차에 따라 다릅니다. 회수된 단편을 주의 깊게 분석하면 단편화를 일으키는 샘플에서 발생하는 파괴 메커니즘을 밝힐 수 있습니다.