Metoda badania zależności dynamicznego pękania i fragmentacji od temperatury

Celem poniższego eksperymentu jest opracowanie metody badania dynamicznego pękania i fragmentacji materiału pod wpływem dużej szybkości odkształcania, obciążenia rozciągającego dla zakresu początkowych temperatur próbki. Osiąga się to dzięki geometrii cylindra rozprężnego napędzanego pistoletem gazowym, w której próbka ma postać pustego cylindra zawierającego stalową wkładkę w kształcie litery O jive wewnątrz, która jest aparatem do kontroli temperatury. W drugim kroku cylinder docelowy jest następnie montowany równolegle z końcem lufy pistoletu gazowego, a laserowa diagnostyka symetrii v jest instalowana w celu pomiaru prędkości rozprężania w kilku punktach wzdłuż cylindra, a obrazowanie z dużą prędkością jest wykorzystywane do śledzenia pęknięć, inicjacji i wzrostu.

Następnie cylinder jest doprowadzany do żądanej temperatury, a pocisk z poliwęglanu jest wystrzeliwany w cel. Wynikające z tego uderzenie między pociskiem a wkładką OJ powoduje, że poliwęglan wypływa na zewnątrz, napędzając cylinder do równomiernego rozszerzania promieniowego, co tworzy stan naprężenia rozciągającego wokół kierunku obwodowego. Symetria vela i obrazowanie z dużą prędkością mogą być następnie wykorzystane do określenia charakterystyki uszkodzenia odkształcenia i fragmentacji materiału w zależności od temperatury, wraz z analizą fragmentów w celu ustalenia mechanizmów pękania.

Główną zaletą tej techniki w porównaniu z innymi istniejącymi metodami, takimi jak klasyczna technika zimowa lub użycie materiałów wybuchowych lub rozłupywanych na rozciąganie, jest metoda Hopkinsa i prętów, dzięki czemu możemy badać wpływ początkowej temperatury próbki bez wpływu na czynniki eksperymentalne, takie jak obciążenie lub szybkość odkształcania w próbce. Rozpocznij przygotowania do eksperymentu od cylindra docelowego wykonanego ze stopu tytanu, tytanu, 6% aluminium, 4% procentu wagowego wanadu lub zawiąż sześć cztery. Cylinder ma 150 milimetrów długości, średnicę śródlądową 50 milimetrów i grubość ścianki cztery milimetry.

Wykończenie powierzchni powinno być wolne od śladów obróbki i pozostawione lekko rozproszone do użycia W przypadku dopplerowskiej symetrii vela Photon Doppler przystąp do łączenia termopar wzdłuż cylindra. Zacznij składać cel. Najpierw umieść wkładkę OJ z tyłu cylindra i zamocuj ją za pomocą chwytających.

Następnie umieść cylinder i zespół O jive w tulei montażowej. Zabezpiecz go za pomocą wkrętów dociskowych. W tym momencie zainstaluj urządzenie grzewcze lub chłodzące.

W tym eksperymencie umieść obciążenie rezystancyjne mikromów z tyłu wkładki O jive. Oto końcowy montaż z termoparami, aby umożliwić pomiar temperatury wzdłuż cylindra, a sondy dowodzą tutaj symetrii. Ostateczny zespół tarczy jest pokazany obok pocisku pistoletu gazowego dla porównania.

Po wyczyszczeniu złączy sondy z grubsza wyrównaj sondy z widocznym laserem, nasz laser o długości 660 nanometrów przechodzi przez sondę i na cylinder, aby uzyskać w przybliżeniu normalne wyrównanie. Wyreguluj sondę, aż odbite światło opadnie z powrotem na sondę. Przejdź do dokładniejszego wyrównania za pomocą lasera o długości fali 1 550 nanometra i cyrkulatora optycznego.

Aby zmierzyć ilość zebranego odbitego światła, wyreguluj każdą sondę, aż do osiągnięcia maksymalnej wartości. Gdy cel będzie gotowy, rozpocznij pracę z pistoletem gazowym. Umieść starannie obrobioną zatyczkę wyrównującą wewnątrz końca lufy.

Następnie zainstaluj zespół docelowy na wtyczce i wyreguluj mocowanie docelowe, aż cylinder zostanie wyrównany. Współosiowo z lufą. Po wyrównaniu celu podłącz cewkę grzejną do wysokoprądowych, a światłowody do systemu symetrii fotonowej Doppler Vela.

Wróć do lufy, aby zainstalować spust do osprzętu pomiaru czasu. Umieść parę spustów na końcu lufy tak, aby pocisk zakończył obwód po wyjściu z lufy. Następnie zmierz odległość od spustu do punktu uderzenia w O jive, aby umożliwić oszacowanie czasu uderzenia.

W tym momencie skonfiguruj system szybkiego obrazowania. Użyj luster, aby przekazać obrazy przez port optyczny pistoletu gazowego. Umieść pistolety błyskowe tak, aby były skierowane na cylinder od przodu i od góry.

Zamontuj szybką kamerę na zewnątrz zbiornika docelowego, ustawioną w jednej linii i skierowaną na cylinder. Cylinder powinien prawie wypełniać ramę, pozostawiając miejsce na rozszerzanie się cylindra. Gdy wszystko jest w porządku, należy podjąć odpowiednie środki ostrożności w odniesieniu do laserów w systemie dopplerowskim dopplerowskim Vela.

Następnie włącz system symetrii vela i oscyloskopy i sprawdź symetrię vela. Poziomy mocy sondy i wyrównanie. Następnie użyj karty podglądu w podczerwieni, aby określić odległość od tyłu cylindra do miejsca, w którym skupione są sondy symetrii vela.

Włącz laser referencyjny, aby sprawdzić sygnał dla każdego kanału. Ustaw rytm prędkości zerowej na pięć gigaherców. Po końcowym teście całej diagnostyki wyjmij korek wyrównujący i zamknij zbiornik.

Zainstaluj pocisk, przygotuj się do strzału, opróżniając zbiornik celu do około 50 mili do i ustawiając sprzęt do pomiaru czasu tak, aby miał szybkie obrazowanie i oscyloskop. Czas zerowy pokrywa się z szacowanym czasem uderzenia. Włącz lasery i uzbrój diagnostykę przed zabezpieczeniem pomieszczenia i przejściem do sterowni.

Z dyspozytorni. Zacznij podgrzewać cel do żądanej temperatury. Po osiągnięciu temperatury naładuj pistolet do żądanego ciśnienia zapłonu.

Gdy osiągnie ciśnienie zapłonu, wykonaj ostateczną kontrolę. Wyłącz zasilanie grzewcze. Kontynuuj odliczanie i odpal 3, 2, 1.

Po oddaniu strzału zgiąć pistolet gazowy, zapisać dane z kamery, gdy pistolet powróci do ciśnienia atmosferycznego. Gdy będzie można bezpiecznie kontynuować, wróć do pomieszczenia z bronią, wyłącz laser i zapisz dane oscyloskopu. Kontynuuj, otwierając zbiornik docelowy, aby zebrać szczątki. Ruiny.

Szczątki będą składać się z Tie six, four i innych metalowych fragmentów. Usuń wszystkie metalowe fragmenty ze zbiornika w celu późniejszej ekstrakcji i analizy krawata sześć cztery. Ten film z dużą prędkością przedstawia cylinder ze stopu tytanu o temperaturze 150 K. Prędkość pocisku wynosiła 1000 metrów na sekundę.

Kamera kadrująca zbierała jeden obraz co 10 mikrosekund przy ekspozycji 0,7 mikrosekundy. Symetria dopplerowska dopplerowska vela dostarczyła danych dla tego wykresu, który daje prędkość ekspansji w funkcji czasu. Dwie krzywe bryły są przeznaczone dla cylindra 150 K.

krzywa jest przeznaczona dla pozycji profesjonalnej. Mniej więcej na końcu O jive'a czerwona krzywa oznacza punkt znajdujący się dalej wzdłuż O jive'a. Dla porównania, krzywe przerywane dają dane dla cylindra o temperaturze 800 K. Ponownie, krzywa znajduje się na końcu O jive, a czerwona krzywa jest dalej z tyłu.

Wywoływany cylinder ma mniejsze opóźnienie po prędkości szczytowej, co sugeruje pęknięcie zainicjowane wcześniej. W tym przypadku krzywe w pełnym kolorze odpowiadają odkształceniu promieniowemu skumulowanemu w czterech punktach na długości cylindra utrzymywanemu na poziomie 150 K. Kropki i łącząca linia przerywana to liczba widocznych pęknięć przy użyciu osi po prawej stronie. Otóż te obrazy z nagrania wideo z dużą prędkością pozwalają na zebranie informacji na temat czasowej aktywacji złamania.

W tym przypadku widoczne są liczne pęknięcia podłużne w cylindrze 150 K Zgodnie z procedurami, które tutaj przedstawiliśmy, takimi jak obrazowanie z dużą prędkością i pomiary prędkości. Dokładna analiza odnalezionych fragmentów może ujawnić mechanizmy pękania zachodzące w próbce odpowiedzialnej za fragmentację.