Проведение повышенные температуры нормальной и комбинированный давления сдвига пластины воздействия эксперименты через систему нагреватель казенник Сабо

Большой интерес представляет вопрос: Как динамическое сопротивление сдвигу металлов реагирует на изменения давления и приложенных скоростей деформации? Этот важный вопрос в области динамической характеризации материалов и другие могут быть решены с помощью этого метода, который также смягчает несколько экспериментальных источников вариаций, присутствующих в традиционном подходе. Несмотря на то, что этот метод был разработан в первую очередь для исследования высокотемпературного сопротивления материалов сжатию и/или сдвигу, он также может быть применен для таких исследований, как динамическое скольжение и откол.

Газовый пистолет в Университете Кейс Вестерн Резерв является одноступенчатым, длиной шесть метров и диаметром ствола 82,5 миллиметра. В одной секции размещена специальная модификация пистолета для этого эксперимента. Изменения представлены на этой схеме.

Система нагрева сопрягается с существующим стволом оружия, так что образец, удерживаемый в передней части специального термостойкого подкалиберного снаряда, может быть нагрет до желаемой температуры, превышающей 1000 градусов Цельсия. Дополнительные доработки находятся на торце мишени камеры. Там фотонный доплеровский щуп точно измеряет скорость задней поверхности целевой пластины.

Диагностические сигналы запуска и наклона поступают от контактов со смещением напряжения на передней поверхности целевой пластины. Первым шагом является создание образца и мишени для эксперимента. Создание образцов с использованием поликристаллического алюминия высокой чистоты.

Равноудаленные отверстия предназначены для фиксации образца. Теперь проверьте ровность поверхности. Поместите образец в контакт с оптической плоскостью, затем поместите их под зеленый монохроматический источник света.

Наблюдайте за световыми полосами, которые изогнуты и расположены на расстоянии друг от друга в зависимости от особенностей поверхности. Поверхность достаточно плоская, если по диаметру образца видны три или менее световых полос. Для эксперимента также требуется тарелка мишени и алюминиевое кольцо.

Изготовьте целевые пластины из стержня из осажденного легированного сплава. Отрежьте кольцо от алюминиевой трубки и просверлите в нем шесть равных прорезей перед полировкой. Соедините целевую пластину и алюминиевое кольцо вместе, чтобы получить сборку, подобную этой.

Далее установите узел на кольцо держателя мишени. Когда сборка будет завершена, в нее войдут медные контакты для подключения к триггеру и цепи диагностики наклона. Установите кольцо на держатель мишени.

Соберите компоненты термостойкого подкалиберного снаряда. К ним относятся держатель образца, образец и винты из оксида алюминия. Он также включает в себя трубу из силиката лавы из оксида алюминия и алюминиевую трубу корпуса с крышкой.

Теперь работаем с колпачком. Колпачок имеет рым-болт. Его канавки имеют уплотнительное уплотнительное кольцо и ключ из ПТФЭ.

Пропустите через его дно провод термопары. Используйте эпоксидную смолу, чтобы приклеить крышку к задней части алюминиевой трубки. Спереди алюминиевая трубка из эпоксидной смолы, трубка из лавового камня.

Протяните провод термопары от колпачка через пробирки к держателю образца и прикрепите держатель образца к лавовой трубке. После того, как цемент высохнет, закрепите образец на держателе образца с помощью винтов из оксида алюминия. Прежде чем приступить к работе, убедитесь, что плоскостность передней поверхности образца не изменилась.

Теперь приступайте к работе с газовым пистолетом у ударной камеры. Установите трехосевой столик движения на стержне над стволом оружия. Прикрепите к столику держатель призмы с прецизионной призмой оптического выравнивания.

скотчем первое поверхностное зеркало на пластину с образцом. Затем расположите подкалиберный снаряд и ствол пистолета образцом наружу. В камере мишени ставим на мишень первое поверхностное зеркало и устанавливаем на место держатель мишени в сборе.

Осторожно поверните призму так, чтобы она находилась между мишенью и пластинами для образца и их зеркалами. Используйте рассеянную лампочку для выполнения грубого выравнивания пластин. Отрегулируйте предметный столик так, чтобы получить единое непрерывное отраженное изображение лампы со всех поверхностей призмы.

Продолжайте добиваться точного выравнивания с помощью автоматического коллиматора. Затяните все установочные винты на держателе мишени и снимите столик движения, призму и зеркала. Переместите подкалиберный снаряд на казенную часть газового пистолета и подсоедините термопару к монитору температуры.

На этом этапе настраивается доплеровский велоциметр. Для этого требуется оптоволоконный фокусер-зонд, введенный в алюминиевую трубку. Подключите оптический фокусер к полностью оптоволоконному интерферометру NDI TDI.

Теперь поднесите фокусер в сборе к целевому держателю. Этот находится за пределами мишенной камеры для демонстрации. Используйте прикрепленную сумму сзади для поддержки фокусера.

Наведите фокусер на заднюю поверхность мишени. Включите лазер и отрегулируйте положение щупа фокусера с помощью винтов на узле фокусера. Остановитесь после достижения правильной световой связи и оптимизации сигнала.

Отрегулируйте ответвитель с переменным отношением в соответствии с интенсивностью опорного и доплеровского смещенного света для оптимизации сигнала. После того, как все приготовления завершены, загерметизируйте казенную часть мишени патронника и вакуумируйте ствол орудия до менее чем 100 миллиторр. Переместите обогреватель в нужное положение и включите его.

Увеличивайте его температуру на 100 градусов Цельсия с шагом до достижения нужной температуры образца. Нагнетаем давление в откосе стрельбы и загрузочных камерах. Также обязательно закрепите подкалиберный аппарат на ударной камере.

Когда все встало на свои места, выключите обогреватель и сразу же переместите его вверх в сторону обогревателя-колодца. Запишите температуру термопары на поверхности образца. Отсюда продолжайте обычную последовательность выстрелов.

Это пример зарегистрированного напряжения в зависимости от времени во время типичного эксперимента по удару нормальной плиты с обратной геометрией. Красная кривая — это сигнал запуска от контактов, основанных на напряжении. Разница между временами срабатывания первого и последнего контактов позволяет оценить максимальный наклон при ударе.

Продольная волна прибывает на заднюю поверхность. Черный сигнал является результатом диагностики нормального движения свободной поверхности с помощью фотонного доплеровского велоциметра. Этот график имеет свободную нормальную поверхностную скорость для диапазона температур.

Символы данных изменяются от черного к красному, представляя самую холодную и самую высокую начальную температуру образца. Первоначальный резкий подъем связан с напряжением образца алюминия на его границе с мишенью по мере развития ударной волны. Плато является результатом согласования импеданса между образцом и мишенью.

Обратите внимание, что самая высокая скорость свободной поверхности связана с самой низкой температурой, а скорости уменьшаются с повышением температуры. Это позволяет предположить возможное термическое размягчение образца при различных условиях испытания. Более интересный результат можно увидеть на рисунке 16, где показана нормальная кривая скорости частиц свободной поверхности, полученная в результате экспериментов по столкновению с нормальной пластиной с обратной геометрией, выполненных на поликристаллическом магнии промышленной чистоты.

Полученные результаты показывают монотонное уменьшение скоростей частиц на ударном плато с повышением температуры в диапазоне от 23 до 610 градусов Цельсия. Однако при температурах выше этого уровня, т.е. 617 и 630 градусов по Цельсию, можно отчетливо наблюдать разворот этой тенденции. Это увеличение скорости частиц предполагает увеличение ударного сопротивления материала образца.

Более того, если предположить, что упругие константы материала уменьшаются в зависимости от повышения температуры, то увеличение ударного сопротивления в этом случае предполагает увеличение предела текучести и/или модуля пластической нагрузки материала образца. Видно, что увеличение скорости частиц на плато ударной волны сопровождается увеличением уровней скорости частиц на протяжении всего начального подъема следа скорости частиц, что коррелирует с уровнями напряжений на границе раздела мишени образца в период зарождающейся пластичности материала образца. На рисунке 17 представлены микрофотографии поперечных сечений ударной поверхности образцов после испытаний.

Изображения показывают два заметных эффекта на микроструктуру в результате повышения температуры. Во-первых, это созревание зерна с повышением температуры образца. Изображения также показывают изменение в формациях двух полос.

Внимательно рассматривая изображения, соответствующие температурам в диапазоне от 23 до 500 градусов по Цельсию, можно заметить явное уменьшение двойных полос с повышением температуры. Однако при более высоких температурах, т.е. 610, 617 и 630 градусов по Цельсию, наблюдается повторное появление этих двойных полос, что говорит о том, что формирование двойных полос предпочтительно в последней части этого температурного диапазона. Если тестовые материалы уже собраны, то после освоения эта техника может быть выполнена примерно за пять-шесть часов.

При выполнении этой процедуры важно помнить о должной осторожности при подготовке образцов материалов, чтобы можно было адекватно соблюсти допуски на плоскостность и параллельность. После этой процедуры также могут быть выполнены аналогичные методы, такие как косой удар пластины и удар сдвиговой пластины под давлением, что позволяет исследовать динамическое поведение материала при различных скоростях и режимах нагружения. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как провести эксперимент с ударом пластины при повышенной температуре, что позволит вам облегчить несколько экспериментальных проблем, присутствующих при традиционном подходе.