Метод для изучения температурной зависимости динамического разрушения и фрагментации

Целью данного эксперимента является разработка метода исследования динамического разрушения и фрагментации материала при высокой скорости деформации, растягивающем нагружении в диапазоне начальных температур образца. Это достигается с помощью расширяющегося цилиндра, приводимого в действие газовой пушкой, где образец принимает форму полого цилиндра, содержащего стальную вставку в форме буквы О-образный образец, которая является устройством для контроля температуры. В качестве второго шага цилиндр-мишень затем устанавливается в конце ствола газового пистолета, и лазерная диагностика V-симметрии устанавливается для измерения скорости расширения в нескольких точках вдоль цилиндра, а высокоскоростная визуализация используется для отслеживания разрушения, инициации и роста.

Далее баллон доводится до нужной температуры и в цель запускается снаряд из поликарбоната. Возникающий в результате удар между снарядом и вставкой OJ заставляет поликарбонат течь наружу, приводя цилиндр в равномерное радиальное расширение, что создает состояние растягивающего напряжения в направлении окружности. Симметрия парусов и высокоскоростная визуализация могут быть использованы для определения деформационного разрушения и характеристик фрагментации материала при температуре, а также для анализа фрагментов для выяснения механизмов разрушения.

Основное преимущество этой методики перед другими существующими методами, такими как классическая зимняя техника или использование взрывчатых веществ или растяжение расщепленных Хопкинса и стержней, так что мы можем изучить влияние начальной температуры образца без влияния экспериментальных факторов, таких как нагрузка или скорость деформации в образце. Начните подготовку к эксперименту с мишенного цилиндра, изготовленного из титанового сплава титана, 6% алюминия, 4% ванадия по весу или свяжите шесть четыре. Цилиндр имеет длину 150 миллиметров с внутренним диаметром 50 миллиметров и толщиной стенки четыре миллиметра.

Отделка поверхности должна быть свободна от следов обработки и оставлена слегка размытой для использования С помощью фотонной доплеровской симметрии вел приступайте к склеиванию термопар вдоль цилиндра. Приступайте к сборке мишени. Сначала поместите вкладыш OJ в заднюю часть цилиндра и закрепите его на месте с помощью винтов

Затем поместите цилиндр и узел O jive в монтажную втулку. Закрепите его стопорными винтами. На этом этапе устанавливается нагревательный или охлаждающий аппарат.

Для этого эксперимента поместите микромерную резистивную нагрузку в заднюю часть вставки O jive. Вот окончательная сборка с термопарами, позволяющая измерять температуру вдоль цилиндра, и зонды доказывают здесь симметрию. Окончательная сборка мишени показана рядом со снарядом газовой пушки для сравнения.

После очистки разъемов щупов примерно выровняйте щупы видимым лазером, наш лазер 660 нанометров проходит через щуп и попадает на цилиндр для примерно нормальной юстировки. Отрегулируйте щуп до тех пор, пока отраженный свет не попадет обратно на щуп. Приступайте к более тщательной юстировке с помощью лазера с яркостью 1 550 нанометров и оптического циркулятора.

Чтобы измерить количество собранного отраженного света, отрегулируйте каждый щуп до достижения максимального значения. Как только мишень будет готова, приступайте к работе с газовым пистолетом. Поместите тщательно обработанную юстировочную пробку внутрь конца цилиндра.

Затем установите целевой узел на вилку и отрегулируйте крепление мишени до тех пор, пока цилиндр не будет выровнен. Соосно со стволом. Выровняв мишень, подключите нагревательную катушку к сильноточным кабелям, а оптические волокна — к системе симметрии фотонной доплеровской системы Vela.

Вернитесь к стволу, чтобы установить спусковой крючок для аппаратуры ГРМ. Поместите спусковую пару в конце ствола так, чтобы снаряд замыкал круг при выходе из ствола. Затем измерьте расстояние от триггера до точки удара по О-джайву, чтобы можно было оценить время удара.

На этом этапе настройте высокоскоростную систему визуализации. Используйте зеркала для передачи изображений через оптический порт газового пистолета. Расположите вспышку так, чтобы она была направлена на цилиндр спереди и сверху.

Установите высокоскоростную камеру снаружи целевого бака, выровненного и сфокусированного на цилиндре. Цилиндр должен почти заполнять раму, оставляя место для расширения цилиндра. Когда все в порядке, примите соответствующие меры предосторожности для лазеров в системе фотонной доплеровской симметрии vela.

Затем включите систему симметрии парусов и осциллографы, и проверьте симметрию парусов. Уровни мощности щупа и выравнивание. Затем с помощью инфракрасной карты наблюдения определите расстояние от задней части цилиндра до места, где сфокусированы зонды симметрии vela.

Включите опорный лазер для проверки сигнала Для каждого канала. Установите удар нулевой скорости на пять гигагерц. После окончательной проверки всех диагностических систем снимите юстировочную пробку и закройте бак.

Установите снаряд и подготовьтесь к выстрелу, вакуумировав целевой бак примерно до 50 миллиметров и настроив аппаратное обеспечение синхронизации на высокоскоростную визуализацию и осциллограф. Нулевое время совпадает с расчетным временем удара. Включите лазеры и поставьте диагностику на охрану перед тем, как обезопасить помещение и переместиться в диспетчерскую.

Из диспетчерской. Начните нагревать мишень до нужной температуры. Когда температура будет достигнута, зарядите пистолет до нужного давления стрельбы.

Как только он достигнет давления обжига, проведите окончательную проверку. Отключите электроснабжение отопления. Продолжайте обратный отсчет и выстрелите 3, 2, 1.

После выстрела согнуте газовый пистолет, сохраните данные камеры, так как пистолет вернется к атмосферному давлению. Когда можно будет безопасно продолжить, вернитесь в оружейную комнату, выключите лазер и сохраните данные осциллографа. Продолжайте, открывая целевой бак, чтобы собрать обломки. Развалины.

Обломки будут состоять из Tie, six, four и других металлических фрагментов. Удалите все металлические осколки из резервуара для последующего извлечения и разбора связующего шестью четыре. На этом высокоскоростном видео показан цилиндр из титанового сплава при давлении 150 К. Скорость снаряда составляла 1000 метров в секунду.

Кадрирующая камера собирала одно изображение каждые 10 микросекунд с выдержкой 0,7 микросекунды. Доплеровская симметрия парусов Ботона предоставила данные для этого графика, который дает скорость расширения в зависимости от времени. Две сплошные кривые предназначены для цилиндра 150 К.

Черная кривая предназначена для позиции pro. Примерно на кончике джайва О красная кривая указывает на точку дальше вдоль джайва О. Для сравнения, пунктирные кривые дают данные для цилиндра при давлении 800 К. Опять же, черная кривая находится на кончике О-джайва, а красная кривая находится дальше назад.

Вызываемый цилиндр имеет меньшее замедление после пиковой скорости, что свидетельствует о более раннем разрушении. Здесь сплошные цветные кривые соответствуют радиальной деформации, накопленной в четырех точках по длине цилиндра, удерживаемого под углом 150 К. Точки и соединительная пунктирная линия представляют собой количество видимых трещин по оси справа. Что ж, эти изображения из высокоскоростного видео позволяют собрать информацию о временной активации перелома.

Здесь в цилиндре 150 К видны множественные продольные переломы В соответствии с процедурами, которые мы здесь представили, такими как высокоскоростная визуализация и измерение скорости. Тщательный анализ извлеченных фрагментов может выявить механизмы разрушения, происходящие в образце, ответственном за фрагментацию.