Abstract
एक शरीर के गतिशील फ्रैक्चर आम तौर पर एक नमूना वर्दी तनाव और तनाव दर के तहत विकृत है जिसमें सरलीकृत शर्तों, अध्ययन के तहत एक देर चरण घटना है। यह समान रूप से एक सिलेंडर की भीतरी सतह लोड हो रहा द्वारा उत्पादित किया जा सकता है। सिलेंडर के रूप में फैलता कारण अक्षीय समरूपता के लिए, दीवार परिधि के चारों ओर एक समान है कि एक तन्यता घेरा तनाव में रखा गया है। इस तरह के विस्फोटकों, विद्युत चुम्बकीय ड्राइव के रूप में इस विस्तार उत्पन्न करने के लिए विभिन्न तकनीकों, और मौजूदा गैस बंदूक तकनीकों हैं जबकि वे सभी नमूना सिलेंडर कमरे के तापमान पर होना चाहिए कि वास्तव में सीमित कर रहे हैं। हम एक सुसंगत, repeatable लोड हो रहा है के साथ 150 कश्मीर कश्मीर से 800 से सिलेंडर पर प्रयोगों की सुविधा है कि एक गैस बंदूक का उपयोग कर एक नया तरीका मौजूद है। ये बेहद निदान प्रयोगों फ्रैक्चर विफलता के लिए जिम्मेदार तंत्र, और विखंडन के आँकड़े पर उनके जिसके परिणामस्वरूप प्रभाव पर तापमान के प्रभाव की जांच करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। प्रयोगात्मक ज्यामिति कार्यरत एकइस्पात औजाइव में आधे रास्ते के बारे में स्थित टिप के साथ, लक्ष्य सिलेंडर के अंदर स्थित है। एक ही मंच प्रकाश गैस बंदूक तो 1000 मीटर / सेकंड में सिलेंडर में एक polycarbonate फेंकने शुरू करने के लिए प्रयोग किया जाता है -1। फेंकने प्रभाव डालता है और अंदर से नमूना सिलेंडर ड्राइविंग, कठोर औजाइव चारों ओर बहती है। एक गैर deforming औजाइव डालने का उपयोग हमें सिलेंडर के पीछे के अंदर का तापमान नियंत्रण हार्डवेयर स्थापित करने के लिए अनुमति देता है। तरल नाइट्रोजन (एन 2) ठंडा और गर्म करने के लिए एक प्रतिरोधक उच्च वर्तमान लोड करने के लिए प्रयोग किया जाता है। उच्च गति इमेजिंग विफलता के लिए तनाव को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है, जबकि upshifted फोटॉन डॉपलर velocimetry (PDV) के कई चैनलों, कंप्यूटर सिमुलेशन के लिए सीधी तुलना सक्रिय करने के सिलेंडर के साथ विस्तार वेग को ट्रैक। बरामद सिलेंडर के टुकड़े भी विफलता तंत्र का पता लगाने के लिए ऑप्टिकल और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के अधीन हैं।
Introduction
एक सामग्री के गतिशील विफलता अपनी समग्र यांत्रिक व्यवहार का एक महत्वपूर्ण पहलू है, और कुछ ही नाम के लिए मोटर वाहन, एयरोस्पेस, और सैन्य सहित कई उद्योगों के लिए प्रासंगिक है। कम तनाव दरों पर विफलता आम तौर पर उच्च तनाव दरों पर एक लंबी पतली नमूना छोर से तनाव में भरी हुई है, जिसमें पारंपरिक तनाव परीक्षण, के माध्यम से अध्ययन किया है जबकि इस तरह की ज्यामिति / विन्यास एक बनाए रखने के लिए बहुत छोटा होना करने के लिए एक नमूना की आवश्यकता है परीक्षण के दौरान छद्म यांत्रिक संतुलन। एक भी दरार की उपस्थिति में, आसपास के सामग्री को प्रभावी ढंग से किसी भी आसन्न विफलता साइटों के विकास को गिरफ्तार करने, आराम से हो जाएगा। यह एक साथ किसी भी एक प्रयोग में देखा जा सकता है कि फ्रैक्चर की संख्या की सीमा, और निर्धारित किया है विफलता के आंकड़ों के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी को रोकता है।
के विस्तार सिलेंडर परीक्षण ढंग निस्र्पक के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित तकनीक है जो मटेरिया मेंरास विफल रहता है और उच्च गति से लोड हो रहा तहत टुकड़ा। परीक्षण में, ब्याज की सामग्री का बना एक सिलेंडर समान रूप से दीवार के माध्यम से एक तनाव की लहर शुरू करने और सिलेंडर का विस्तार करने की है, जिससे इसकी आंतरिक परिधि के साथ भरी हुई है। जल्द ही इस रेडियल लहर dissipates और परिधि के चारों ओर एक समान तन्यता घेरा तनाव हावी है। तनाव और तनाव दर के रूप में फ्रैक्चर और विखंडन व्यवहार सामग्री के गुणों से पूरी तरह से नियंत्रित होता है सिलेंडर के आसपास ही है। परीक्षण आमतौर पर बड़े नमूना परिधियों वर्दी तनाव 1 के तहत कई विफलता साइटों की दीक्षा को बढ़ावा देने के रूप में aforementioned समस्या alleviates।
इस प्रयोगात्मक तकनीक को विकसित करने में मुख्य उद्देश्य एक विस्तार सिलेंडर के फ्रैक्चर और विखंडन व्यवहार में तापमान की भूमिका का अध्ययन करने के लिए सक्षम करने के लिए किया गया था। नमूना तापमान के नियंत्रण कैसे गतिशील तन्य शक्ति की जांच, अस्थिभंग तंत्र, और fragm के लिए अनुमति देगासामग्री की entation व्यवहार प्रभावित होता है। धातुओं में उदाहरण के लिए, तापमान में वृद्धि अंततः नाकाम रहने से पहले अधिक प्लास्टिक काम मिलनसार, नमनीय फ्रैक्चर भंगुर से एक बदलाव हो सकता है। ऐसे तिवारी 6Al-4V के रूप में कुछ सामग्री भी स्थिरोष्म कतरनी स्थानीयकरण 2 प्रदर्शन कर सकते हैं। नमूना विकृत करते हैं, प्लास्टिक काम गर्मी उत्पन्न करता है। इस तापमान में वृद्धि का एक परिणाम के रूप में नरमी की दर विरूपण से सख्त काम की दर से अधिक है, तो प्लास्टिक विरूपण की एक बड़ी राशि एक बहुत स्थानीयकृत बैंड (स्थिरोष्म कतरनी बैंड) में होता है, जहां एक अस्थिरता फार्म कर सकते हैं। यह प्रतिक्रिया इसकी वजह से गरीब तापीय चालकता के लिए तिवारी 6Al-4V में पदोन्नत किया है, और संभवतः इस तरह के हल्के कवच के रूप में आवेदन के लिए अपने प्रभाव को सीमित कर सकते हैं।
इस नए परीक्षण दृष्टिकोण दो मुख्य मापदंड को पूरा करना चाहिए। सबसे पहले, विधि 10 4 सेकंड -1 के आदेश पर एक रेडियल तनाव दर का उत्पादन होगा, जो आम तौर पर बैलिस्टिक में देखा है औरप्रभाव की घटनाओं, और अधिक परंपरागत लोड हो रहा है योजनाओं को रोजगार पिछले अध्ययनों की तुलना की अनुमति है। दूसरे, ड्राइव तंत्र प्रयोगों के बीच स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए नमूना तापमान से अप्रभावित होने की जरूरत है। प्रारंभिक सिलेंडर विस्तार तंत्र या तो बस सीधे नमूना सिलेंडर 3-5 भरने या एक मध्यवर्ती ड्राइवर का उपयोग कर, विस्फोटक के आरोप का इस्तेमाल किया। उत्तरार्द्ध मामले में एक बफर नमूना बारी में एक विस्फोटक आरोप है जिसमें एक स्टील सिलेंडर पर रखा गया है, जहां 6, प्रयोग किया जाता है। स्पष्ट सीमा नमूना सिलेंडर (विस्फोटक के रूप में) ड्राइव सामग्री शामिल है के रूप में सिलेंडर हीटिंग भी आरोप गर्मी जाएगा। इस सीधे आरोप की दीक्षा का कारण नहीं हो सकता है विस्फोटक के कई प्रकार नमूना सिलेंडर से बाहर पिघल जाएगा कि एक polymeric बांधने की मशीन सामग्री के होते हैं। जब ठंडा इसी तरह, कुछ विस्फोटक अत्यधिक संवेदनशील हो जाते हैं। इस विस्फोटक ड्राइव तापमान के अध्ययन के लिए उपयुक्त नहीं हैं कि इसका मतलब है। एक विकल्पविधि विस्तार के लिए Lorentz बल का उपयोग करता है - नमूना एक ड्राइवर का तार 7, 8 पर रखा गया है एक उच्च वर्तमान नमूने में एक विपरीत वर्तमान उत्प्रेरण, इस ड्राइवर का तार (आमतौर पर भारी गेज तांबे के तार) में इंजेक्ट किया जाता है।। इन दोनों धाराओं के एक दूसरे के खिलाफ जो कार्रवाई के चुंबकीय क्षेत्र, चुंबकीय दबाव भीतरी चेहरे से बाहर नमूना ड्राइविंग संबद्ध कर दिया है। फिर, सामग्री हीटिंग प्रतिकूल नमूना अंदर तांबे का तार ड्राइव को प्रभावित करेगा। गैस बंदूकें देर से 1970 के दशक के बाद से 9 सिलेंडर विस्तार के लिए इस्तेमाल किया गया है। इन प्रयोगों में सिलेंडर में डालने के लिए इस्तेमाल सामग्री एक बहुलक ड्राइव दोनों फेंकने का एक परिणाम के रूप में आ रहा है और प्रभाव पर deforming सम्मिलित है। इस डालने आम तौर पर एक रबर या प्लास्टिक की 10, गंभीर रूप से तापमान से प्रभावित हो जाएगा जो की शक्ति और लचीलापन है। ताप डालने भी नरम कर देगा, और ठंडा यह समय से पहले ही विफल रहता है तो यह एक भंगुर तरीके से व्यवहार कर देगा।
प्रयोगात्मक ज्यामिति सिलेंडर की लंबाई के साथ आधे रास्ते के बारे में स्थित टिप के साथ, लक्ष्य सिलेंडर के अंदर बढ़ औजाइव एक स्टील के होते हैं। एक ही मंच प्रकाश गैस बंदूक तो 1000 मीटर / सेकंड अप करने के वेग पर सिलेंडर में एक अवतल चेहरे के साथ एक polycarbonate फेंकने शुरू करने के लिए प्रयोग किया जाता है -1। लक्ष्य की धुरी सिलेंडर ध्यान से एक repeatable और वर्दी लोड की सुविधा के लिए गैस बंदूक बैरल की धुरी के लिए गठबंधन किया है। पुलिस के प्रभाव और बाद में प्रवाहछद्म कठोर इस्पात औजाइव के आसपास lycarbonate फेंकने, अंदर दीवार से विस्तार में सिलेंडर ड्राइव। औजाइव डालने और फेंकने की अवतल चेहरे की ज्यामिति ध्यान से सिलेंडर के वांछित विस्तार उत्पन्न करने के लिए हाइड्रो-कोड कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग कर अनुकूलित किया गया था। अपनी ताकत ड्राइव तंत्र लगातार बनी हुई है, यह सुनिश्चित करने के लिए ब्याज की तापमान सीमा पर पॉली कार्बोनेट फेंकने की तुलना में बहुत अधिक है के रूप में औजाइव के लिए 4340 मिश्र धातु स्टील का उपयोग कर के तापमान पर सिलेंडर के साथ प्रयोग के लिए सक्षम बनाता है। गर्म और ठंडा प्रयोगों से बरामद Ogives ही प्रभाव का एक परिणाम के रूप में कम से कम विरूपण दिखा रहे हैं।
नमूना सिलेंडर की हीटिंग और कूलिंग औजाइव डालने के पीछे में एक machined अवकाश में तापमान नियंत्रण हार्डवेयर की स्थापना के द्वारा पूरा किया है। क्रायोजेनिक तापमान (~ 100 कश्मीर) के लिए नमूना ठंडा करने के लिए, औजाइव में अवकाश एक एल्यूमीनियम टोपी के साथ बंद और तरल नाइट्रोजन च हैगुहा के माध्यम से इजाजत दे दी। लक्ष्य सिलेंडर के रूप में नमूना चालन के माध्यम से ठंडा किया जाता है औजाइव के साथ एक बड़े संपर्क क्षेत्र है। 1,000 कश्मीर आ तापमान को लक्ष्य सिलेंडर गर्मी के लिए, एक चीनी मिट्टी और निक्रोम प्रतिरोधक हीटर औजाइव अवकाश में रखा गया है। एक उच्च मौजूदा बिजली की आपूर्ति औजाइव और सिलेंडर हीटिंग, 1 किलोवाट तक प्रदान करता है। सिलेंडर और औजाइव thermally के लक्ष्य से अलग कर रहे हैं MACOR चीनी मिट्टी spacers के उपयोग के माध्यम से एक मंच गैस बंदूक में माउंट। टैंक भी थर्मल हेरफेर जो एड्स प्रयोग के दौरान मध्यम निर्वात (<0.5 Torr) के तहत आयोजित किया जाता है।
सिलेंडर के विखंडन प्रक्रिया का निदान करने के लिए, प्रयोगात्मक डिजाइन सिलेंडर के साथ अंक पर विस्तार वेग को मापने के लिए, आवृत्ति रूपांतरण PDV के कई चैनलों में शामिल हैं। PDV अत्यधिक गतिशील घटनाओं के दौरान सतह वेग की माप के लिए सक्षम बनाता है जो एक अपेक्षाकृत नए 11, ऑप्टिकल फाइबर आधारित इंटरफेरोमेट्री तकनीक है। एक PDV माप के दौरान, डॉपलर प्रकाश चलती सतह के वेग से सीधे आनुपातिक है कि एक हरा आवृत्ति बनाने, संयुक्त राष्ट्र के लिए स्थानांतरित कर दिया प्रकाश के साथ संयुक्त है एक फाइबर ऑप्टिक जांच का उपयोग ब्याज की एक चलती सतह से परावर्तित स्थानांतरित कर दिया। अनिवार्य रूप से, एक PDV प्रणाली गीगा रेंज में रिकॉर्ड को हरा आवृत्तियों के लिए लगभग अवरक्त (1,550) एनएम संचार प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में प्रगति का उपयोग कर एक तेजी से माइकेलसन interferometer है। वर्तमान अध्ययन में इस्तेमाल 100 मिमी फोकल लंबाई PDV जांच के लिए बढ़ते प्रणाली वे सिलेंडर के तापमान से अलग और आसान संरेखण प्रदान करता है कि कर रहे हैं सुनिश्चित करता है। 100 मिमी फोकल लंबाई जांच का उपयोग करने का एक और लाभ यह है कि वे पूरी सिलेंडर के विस्तार के प्रोफाइल को मापने के लिए उच्च गति फोटोग्राफी सक्षम करने के लिए पर्याप्त ऑप्टिकल पहुँच प्रदान करता है। । सिलेंडर के साथ चार जांच, विज्ञापन की व्यवस्था और स्थान, चित्रा 1 में दिखाया गया है कि दो उच्च गति कैमरों यहां कार्यरत हैं; एक उच्च गति वीडियो कैमरा प्रेत V16.10 24 छवियों पर कब्जा करने, 250,000 एफपीएस और एक IVV UHSi 12/24 तैयार कैमरे में सक्रिय हैं। IVV कैमरा सिलेंडर सही-सही पता लगाया जा करने के लिए सिलेंडर की त्रिज्यात के विस्तार के किनारे सक्रिय करने के सिल्हूट में प्रबुद्ध है कि इस तरह के backlit है। प्रेत कैमरे विफलता दीक्षा और विखंडन प्रक्रिया इमेजिंग प्रबुद्ध सामने है। उच्च गति फोटोग्राफी तो पूर्ण नमूना के साथ तनाव और तनाव दर देने के लिए velocimetry के साथ जोड़ा जा सकता है। उच्च गति इमेजिंग भी असफलता तनाव का एक सटीक उपाय और सतह के साथ फ्रैक्चर पैटर्न के लिए अनुमति देता है।
निम्नलिखित प्रोटोकॉल अनुभाग में प्रस्तुत प्रयोगात्मक तकनीक अलग फ्रैक्चर तंत्र सक्रिय या दबा दिया जा सकता है, जिसके माध्यम से एक विस्तार सिलेंडर प्रयोग में नमूना तापमान को नियंत्रित करने का एक साधन प्रदान करता है। इस तकनीक को गतिशील लोड हो रहा है परिदृश्यों में तापमान की भूमिका की एक अधिक व्यापक समझ को बढ़ावा मिलेगा।
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Protocol
1. लक्ष्य निर्माण और विधानसभा
- ठोस स्टॉक से वांछित आयाम करने के लिए मशीन लक्ष्य सिलेंडर।
- मशीनिंग के निशान को हटाने के द्वारा सिलेंडर की सतह तैयार करें। एक वर्दी फैलाना सतह PDV प्रतिबिंब के लिए बेहतर है। अच्छे परिणाम> 1,200 धैर्य के साथ एक हल्के गीले sanding के साथ प्राप्त किया गया है।
- , तो निम्न उपाय कर यानी, लक्ष्य घटक विशेषताएँ:
सिलेंडर की लंबाई, व्यास और (कई स्थानों पर) दीवार मोटाई
फेंकने की लंबाई, व्यास
औजाइव लंबाई, व्यास
सब से ऊपर के मास - सिलेंडर बढ़ते अंगूठी और PDV हाथ इकट्ठे।
- विज्ञान सम्बन्धी Mounts में और PDV हाथ पर PDV जांच माउंट।
- औजाइव के पीछे सिलेंडर के पीछे से भरा है, इसलिए है कि लक्ष्य सिलेंडर में औजाइव डालें (यह एक कार्यशाला फ्लैट पर किया जाना चाहिए)। 'छील ओ को सिलेंडर की अनुमति है जबकि तीन एम 3 शिकंजा जगह में औजाइव धारण करने के लिए तैयार कर रहे हैंविस्तार के दौरान 'प्र।
- सिलेंडर के प्रवेश द्वार के बढ़ते अंगूठी के प्रमुख चेहरे के साथ भरा है, इसलिए है कि बढ़ते हार्डवेयर में लक्ष्य सिलेंडर रखें। 6 एम 4 GRUB शिकंजा के साथ जगह में सिलेंडर सुरक्षित।
- सिलेंडर बाहरी दीवार की लंबाई के साथ हीटिंग / ठंडा करने के उपकरण और बांड thermocouples के स्थापित करें।
- फाइबर कपड़ा सफाई के साथ PDV जांच फाइबर के अंत पर एफसी / एपीसी (सामी कनेक्टर, कोणीय शारीरिक संपर्क) कनेक्टर्स स्वच्छ और एक फाइबर गुंजाइश के साथ की जाँच करें। इस पीठ के प्रतिबिंब को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है।
- वे सिलेंडर के लिए सामान्य हो रहे हैं, इसलिए है कि मोटे तौर पर जांच के लिए पंक्ति में एक दृश्य (660 एनएम) कक्षा 3R लेजर का उपयोग (यानी, परिलक्षित प्रकाश जांच पर वापस गिर जाता है)।
- एक फैलानेवाला का उपयोग कर एक बुनियादी परावर्तन सर्किट इकट्ठे। इनपुट 1 से कक्षा 1 1,550 एनएम लेजर कनेक्ट, इनपुट से 2 PDV जांच और इनपुट 3 करने के लिए एक बिजली मीटर संरेखित PDV जांच बदले में लौटे शक्ति अधिकतम है कि इतनी।
- बैरल प्लग और गहराई सुक्ष्ममापी का उपयोग प्रभाव झुकाव कम करने के लिए प्रति बैरल के अंत करने के लिए लक्ष्य अंगूठी पंक्ति में।
- टुकड़ा शमन प्रणाली और दरवाजा सुरक्षा को स्थापित करें।
- बैरल में लक्ष्य संरेखण प्लग रखें।
- लक्ष्य विधानसभा स्थापित करें और प्लग करने के लिए पंक्ति में।
- प्रति बैरल के अंत पर ट्रिगर बनाने जोड़ी स्थापित करें और समय हार्डवेयर और निदान करने के लिए कनेक्ट। औजाइव पर फेंकने के प्रभाव को ट्रिगर के साथ संपर्क में आने से दूरी को मापने।
- उच्च गति फोटोग्राफी के लिए मोड़ दर्पण स्थापित करें।
- लक्ष्य टैंक बंदरगाहों के माध्यम से सिलेंडर की एक orthogonal दृश्य देने के लिए और जगह में ताला दर्पण संरेखित करें।
- लक्ष्य टैंक के बाहर स्पीड कैमरा और फ्लैश दीपक उच्च संरेखित करें। बैरल नीचे देख, सिलेंडर के सापेक्ष 3 बजे उच्च गति कैमरा और एक फ्लैश दीपक जगह है। 9 बजे IVV कैमरा प्लेस और12 बजे एक और फ्लैश दीपक। इस विन्यास में उच्च गति कैमरा सामने से प्रकाशित दरार पर नज़र रखने के लिए किया जाएगा और IVV छोर का पता लगाने के लिए silhouetted छवियों को प्रदान करेगा।
- हीटिंग / लक्ष्य को ठंडा करने के उपकरण और वैक्यूम फ़ीड थ्रू कनेक्ट करें।
- चेतावनी: उचित चश्मे और अन्य सावधानियों के साथ चतुर्थ श्रेणी लेज़रों, oscilloscopes और PDV सिस्टम पर बारी है।
- जाँचें सत्ता के स्तर PDV जांच के लिए भेजा जा रहा है। PDV प्रणाली के साथ, आम तौर पर संदर्भ के लिए चैनल के अनुसार 1 मेगावाट के साथ हर जांच के लिए चारों ओर 5 मेगावाट का उपयोग करें।
- एक बिजली मीटर के साथ PDV जांच के संरेखण की जाँच करें। PDV जांच सिलेंडर सतह पर देख रहे हैं, जहां संरेखण उपयोग आईआर कार्ड के साथ एक बार संतुष्ट करने के लिए उपाय।
- संदर्भ लेजर पर मुड़ें और हर जांच के द्वारा दिए गए हरा संकेतों की गुणवत्ता की जाँच करें। वांछित शून्य वेग हरा आवृत्ति सेट करने के लिए लेजर (एस) के तरंग दैर्ध्य समायोजित (यह लगभग 5 गीगा सेट)।
- लक्ष्य अली के साथ एक बार संतुष्टgnment, ट्रिगर स्थान, कैमरा और दर्पण संरेखण, PDV जांच संरेखण और स्थान और शमन फ्रेम लक्ष्य टैंक बंद कर दें।
- संरेखण प्लग निकालें; फेंकने स्थापित करें।
- सेटअप कैमरों और प्रकाश (फ्रेम दर, प्रदर्शन, स्थिति) और परीक्षण इमेजिंग प्रदर्शन करते हैं। ठेठ फ्रेम दर लगभग 0.5 μsec के एक जोखिम के साथ, चारों ओर 250,000 फ्रेम / दोनों कैमरों के लिए सेक रहे हैं। पहली छवि सामान्य रूप से प्रभाव के क्षण के साथ मेल खाना करने के लिए समय है।
3. निशानेबाजी तैयारी
- जरूरत फायरिंग दबाव को लागू कर रहे हैं कि ब्रीच डायाफ्राम स्थापित करें।
- ब्रीच बंद करें और लक्ष्य टैंकों की निकासी शुरू करते हैं। 50 mTorr के क्षेत्र में एक निर्वात स्तर के लिए निशाना लगाओ।
- अंतिम सब निदान का सेटअप (आस्टसीलस्कप देरी, चलाता है, कैमरा सेटिंग्स आदि) को पूरा करें। विभाजन के अनुसार 50 μsec पर PDV के लिए सेट Oscilloscopes, 25 बिंदु प्रति psec और 20% की एक pretrigger एक 500 μsec विंडो देने के लिए। ओ ट्रिगरscilloscopes और कैमरों ऐसी है कि शून्य समय प्रभाव के समय के साथ मेल खाता है।
- अंतिम ट्रिगर परीक्षण; चेक स्थिति सही कर रहे हैं।
- पराबैंगनीकिरण पर बारी; हाथ कैमरों।
- बंद कमरे में; यह सुनिश्चित करने के लिए लेजर और उच्च दबाव इंटरलॉक सही स्थिति में हैं।
- LabVIEW सॉफ्टवेयर का उपयोग कर के रूप में आवश्यक हीटिंग / ठंडा शुरू करो।
- आवश्यक फायरिंग दबाव को बंदूक प्रभार।
- दबाव में, एक अंतिम जांच करते हैं सभी नैदानिक प्रणाली हथियारों से लैस कर रहे हैं।
- गर्म या ठंडा करने के उपकरण पृथक।
- उलटी गिनती "3, 2, 1 आग।"
- लक्ष्य और कब्जा टैंक वेंट।
- सभी आस्टसीलस्कप और कैमरा डेटा सेव करें।
4. पोस्ट फटका
- पराबैंगनीकिरण शट डाउन और पूरी तरह से वातावरण में बराबर करने के लिए बंदूक के लिए प्रतीक्षा करें।
- लक्ष्य टैंक ओपन के सभी धातु के टुकड़े इकट्ठा करने और तिवारी 6Al-4V बाहर तरह।
5. डेटा विश्लेषण
- PDV ओएस पर STFT विश्लेषण प्रदर्शनcilloscope डेटा ए ओ और डोलन 12 के विश्लेषण के अनुसार वेग इतिहास को कम करने के लिए।
- उपकरण तालिका में वर्णित के रूप में इस तरह के सॉफ्टवेयर के साथ प्रक्रिया उच्च गति इमेजिंग डेटा। उच्च गति कैमरे के फुटेज की विफलता पर समय और तनाव प्रदान करते हैं और दरार गठन और विकास के विश्लेषण के लिए सक्षम हो जाएगा। IVV से silhouetted छवियों सिलेंडर से भरा विरूपण प्रोफाइल की जांच करने के लिए एक स्पष्ट बढ़त प्रदान करते हैं।
- उपाय और बरामद टुकड़े का वजन। इस तरह के आरोप में गिरफ्तार भंग के रूप में दिलचस्प सुविधाओं के साथ टुकड़े का चयन करें और माइक्रोस्कोपी के लिए उन्हें तैयार करते हैं।
- धारा, माउंट, और टुकड़े पॉलिश; तो इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में विश्लेषण करते हैं। इलेक्ट्रॉन backscatter विवर्तन फ्रैक्चर सतहों जांच और विफलता मोड की पहचान करने के लिए माध्यमिक इलेक्ट्रॉन इमेजिंग के साथ बनावट और microstructure के बारे में जानकारी प्रदान करता है।
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Representative Results
डेटा की गुणवत्ता में सबसे पहले प्रयोगात्मक समय पर निर्भर करेगा। ट्रिगर से प्रभाव में देरी के सही कर रहे हैं तो फ्लैश दीपक स्पष्ट छवियों का उत्पादन करने के लिए उच्च गति कैमरों, सक्रिय करने के लक्ष्य सिलेंडर ख़राब करने के लिए शुरू होता है जब पर्याप्त रोशनी का निर्माण किया जाएगा। इस मामले में तैयार कैमरे से छवियों को पूरे सिलेंडर के विरूपण को ट्रैक करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि एक स्पष्ट silhouetted बढ़त होगा। ऐसे ImageJ के रूप में सॉफ्टवेयर चित्रा 2 के रूप में एक छवि का निर्माण करने, प्रत्येक फ्रेम के लिए डेटा lineout निकालने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। आदर्श रूप में PDV ~ 100 μsec के लिए विस्तार वेग को ट्रैक करने में सक्षम हो जाएगा, इस सिलेंडर की सतह खत्म पर निर्भर करेगा और जांच के संरेखण। किसी दिए गए प्रयोग के लिए PDV और lineout डेटा एक छवि में PDV से चार ज्ञात अंक का उपयोग कर एक अन्य के खिलाफ मान्य किया जा सकता है। इस संयोजन के साथ सिलेंडर लंबाई के साथ किसी भी बिंदु पर त्रिज्या या रेडियल तनाव का एक सटीक उपाय हो सकता हैनिकाली गई।, 150 कश्मीर और 800 लालकृष्ण हम ठंडा सिलेंडर शिखर वेग के बाद कम मंदी देख सकते हैं कि कम से प्रयोगों की तुलना, सिलेंडर की लंबाई के साथ दो बिंदुओं पर 3 भूखंडों रेडियल विस्तार वेग चित्रा फ्रैक्चर पहले करने के लिए अग्रणी शुरू कर दी है, सुझाव सिलेंडर में ताकत का नुकसान। रेडियल वेग तो जांच से मनाया बिंदुओं पर रेडियल विस्थापन को कम करने के लिए समय के साथ एकीकृत है। 4 ठंडा सिलेंडर के लिए इस का एक उदाहरण से पता चलता है। चित्रा 5 में देखा के रूप में उच्च गति वीडियो से छवियाँ, अस्थिभंग दीक्षा विचार और प्रचार दरार करने के लिए पर्याप्त स्पष्ट किया जाना चाहिए। इस से हम फ्रैक्चर के अस्थायी सक्रियण निकालने के लिए और के दूसरे पक्ष के रूप में समय के साथ सिलेंडर के आसपास दरारें की संख्या एक्सट्रपलेशन चाहिए सिलेंडर कैमरे को दिखाई नहीं है। सिलेंडर के साथ कई अनुदैर्ध्य भंग दिखा, 5 एक अच्छी तरह से जलाया छवि का एक उदाहरण है चित्रा।
चित्रा 1:। प्रायोगिक ज्यामिति ऊपर, बाएँ: बेसिक विधानसभा, सिलेंडर के साथ PDV जांच के स्थान दिखा। ऊपर, सही: ठंडा और सिलेंडर हीटिंग के लिए औजाइव संशोधनों। नीचे: गैस बंदूक पर स्थापित गरम सिलेंडर प्रयोग। ब्लैक केबल हीटिंग का तार के लिए शक्ति हैं। पतली काले / सफेद केबलों thermocouples हैं। PDV जांच तल पर दिखाई दे रहे हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 2: प्रभाव के बाद टाइम्स की एक सीमा में एक 300 कश्मीर के विस्तार सिलेंडर प्रयोग के लिए उच्च गति इमेजिंग से निकाले Lineout डेटा।
चित्रा 3:। एक 150 कश्मीर (ठोस) और 800 (कश्मीर बिंदीदार) के विस्तार के सिलेंडर के लिए सिलेंडर के साथ दो बिंदुओं पर PDV से मापा रेडियल विस्तार वेग शिखर वेग का सुझाव फ्रैक्चर पहले शुरू कर दी है के बाद सिलेंडर कम मंदी है ठंडा।
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चित्रा 4: 150 कश्मीर के विस्तार सिलेंडर ठोस लाइनों:। सिलेंडर लंबाई के साथ 4 अंक में संचित रेडियल तनाव। बिंदीदार रेखा: उच्च गति कैमरा डेटा से दिखाई फ्रैक्चर साइटों की संख्या।
चित्रा 5:। उच्च गति वीडियो से निकालने (वीडियो 1) दर्ज की गई 150 कश्मीर सिलेंडर का विस्तार।
वीडियो: 1। एक के विस्तार के लिए 150 कश्मीर सिलेंडर प्रयोग फेंकने वेग 1,000 मीटर / सेकंड की उच्च गति वीडियो। निर्धारण:। 1 छवि हर 10 μsec, 0.7 μsec जोखिम इस वीडियो को देखने के लिए यहां क्लिक करें।
वीडियो 2:। एक विस्तार 650 कश्मीर सिलेंडर प्रयोग फेंकने वेग 1,000 मीटर / सेकंड की उच्च गति वीडियो। निर्धारण: 1 फ्रेम हर 4.7 μsec, 0.7 μsec ईxposure। इस वीडियो को देखने के लिए यहां क्लिक करें।
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Discussion
इस विधि इस डिजाइन के लिए अद्वितीय, ~ 1,000 कश्मीर के लिए क्रायोजेनिक से तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर तन्यता लोड हो रहा है की उच्च दर पर सामग्री की जांच के लिए सक्षम बनाता है। हालांकि, इस प्रयोगात्मक स्थापना और निष्पादन के लिए कुछ चुनौतियों कहते हैं। सबसे पहले, औजाइव डालने के लिए एक उपयुक्त सामग्री से machined होने की जरूरत तापमान नियंत्रण अनुकूलन करने के लिए। किसी भी उच्च तापमान उच्च कठोरता स्टील पर्याप्त होना चाहिए, हालांकि 4340 स्टील, यहाँ प्रयोग किया जाता है। पूरे विस्तार अभियान अब बहुलक फेंकने से होने वाले है के रूप में इसी तरह, इस तरह के काम में यह मशीन ग्रेड पॉली कार्बोनेट के रूप में एक गैर-भंगुर प्लास्टिक से बनाया जाना चाहिए।
यह डालने और सिलेंडर के बीच एक करीबी यांत्रिक फिट है अच्छा थर्मल संपर्क सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। लक्ष्य सिलेंडर के थर्मल विस्तार गुणांक डालने के पास नहीं है अगर ध्यान रखा जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, सिलेंडर T (जैसे कि एक चीनी मिट्टी के रूप में) एक कम थर्मल विस्तार के साथ भंगुर है अगरवह डालने के विस्तार को नुकसान या यहां तक कि सिलेंडर दरार सकता है। यह तपता के सिलेंडर पर thermocouples के बांड के लिए प्रयोग किया जाता है epoxy की उम्मीद है और तापमान और सिलेंडर के आंदोलन का विरोध करने में सक्षम होना चाहिए इसी कारण / ठंडा। अंत में, बढ़ते प्रणाली से लक्ष्य के थर्मल अलगाव महत्वपूर्ण है, सोख अन्यथा थर्मल तापमान नियंत्रण कठिन बना देता है और प्रतिकूल PDV जांच को प्रभावित और संरेखण लक्षित करने के लिए शुरू कर सकते हैं।
इस तकनीक की सीमाओं को उपलब्ध फेंकने शुरू करने की सुविधाओं पर निर्भर हैं। प्राप्त किया जा सकता है कि रेडियल तनाव दरों फेंकने वेग और सिलेंडर व्यास के एक समारोह कर रहे हैं। छोटे सिलेंडरों में कम फेंकने वेग की जरूरत है, लेकिन फिर मनाया भंग की संख्या को सीमित कर सकते हैं। विस्तार वेग का सही माप ऐसे यहाँ upshifted PDV या एक कई बिंदु VISAR के रूप में एक गुणवत्ता लेजर आधारित velocimetry प्रणाली जरूरी है।
भविष्य applications फ्रैक्चर तंत्र पर तापमान और वर्दी तन्यता तनाव की उच्च दर पर सामग्री के विखंडन व्यवहार जिसके परिणामस्वरूप के प्रभावों का अध्ययन कर रहे हैं। प्रयोग के कारण PDV माप की अनुमति परावर्तक सतह करने के लिए धातु के लिए विशेष रूप से अनुकूल है, जबकि सतह सही ढंग से तैयार किया जाता है अगर यह सामग्री की एक श्रृंखला के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। उच्च और निम्न तापमान पर इस काम के विस्तार के सिलेंडरों के लिए अन्य ड्राइव तंत्र के लिए वर्तमान में अनुपलब्ध है, और सामग्री मॉडल और hydrocodes के आगे और अधिक सटीक जनसंख्या / अंशांकन के लिए अनुमति अन्य तन्यता परीक्षण तंत्र को बधाई देता हूँ।
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1,550 nm CW Laser | NKT Photonics | Koheras Adjustik | x 2 |
| 1,550 nm Power Amplifier | NKT Photonics | Koheras Boostik HPA | |
| Delay Generators | Quantum Composers | 9500+ Digital Delay Pulse Generator | 8 output version |
| Stanford Research Systems | DG535 Digital Delay Generator | ||
| 16 Channel Digitiser | Agilent Technologies | U1056B Chassis + 4 X U1063A Digitiser | |
| High Bandwidth Oscilloscopes | Teledyne LeCroy | WaveMaster 816Zi-A | Expansion Velocity, Gen 3 PDV |
| Tektronix | DPO71604C | Projectile Velocity, Gen 1 PDV | |
| High Speed Imaging Systems | Vision Research | Phantom v16.10 | |
| Invisible Vision | IVV UHSi-24 | ||
| Zeiss Optics | Planar T* 1,4/85 | 85 mm Prime Lens | |
| Nikon | AF-S Nikkor 70-200 mm f/2.8 ED VR II | 70-200 mm Telephoto Lens | |
| Flash Lamp | Bowens | Gemini Pro 1500 W | x 2 |
| PDV Probe | Laser 2000 | LPF-04-1550-9/125-S-21.5-100-4.5AS-60-3A-3-3 | x 4 (Custom order) |
| PDV System | Built in-house by the Institute of Shock Physics | Custom Build | 3rd Generation (Upshifted) 8 Channel Portable PDV System |
| Control Software | National Instruments | LabVIEW 2013 | |
| Control Hardware for heating | National Instruments | NI-DAQ 6009 USB | |
| Heating Power Supply | BK Precision | BK1900 | |
| Thermocouple Logger | Pico Technology | TC-08 | |
| 100 mm Single Stage Light Gas Gun | Physics Applications, Inc. (PAI) | Custom Build | Capable of at least 1,000 m/sec with ~2 kg projectile |
| Image analysis software | National Institutes of Health | ImageJ | Open source, free |
| Image analysis software | Mathworks | MATLAB r2014a | With image processing toolboxes |
| Material sectioning saw | Struers | Accutom-50 | |
| Electron Microscope | Zeiss | Auriga | |
| Electron Backscatter Diffraction | Bruker | e-Flash 1000 | |
| EBSD software | Bruker | eSprit |
References
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