Abstract
De dynamische breuk van een lichaam is een late fase fenomeen meestal bestudeerd onder vereenvoudigde voorwaarden, waarin een monster wordt vervormd onder uniforme stress en spanning tarief. Dit kan worden verkregen door gelijkmatig laden van het binnenoppervlak van een cilinder. Door de axiale symmetrie, terwijl de cilinder breidt de wand is geplaatst in een trekkracht hoepelspanning die gelijkmatig rond de omtrek. Hoewel er verschillende technieken om deze expansie te genereren zoals explosieven, elektromagnetische aandrijving, en bestaande gas gun technieken ze allemaal beperkt in het feit dat het monster fles moet op kamertemperatuur. We presenteren een nieuwe methode met behulp van een gas pistool dat experimenten faciliteert op cilinders van 150 K tot 800 K met een consistente, herhaalbare laden. Deze zeer gediagnosticeerd experimenten worden gebruikt om het effect van temperatuur op de breuk mechanismen verantwoordelijk voor falen, en de resulterende invloed op fragmentatie statistische onderzoeken. Het experimentele gebruik van een geometriestaal ogive zich binnen het doel cilinder en het uiteinde ligt ongeveer halverwege in. Een enkele stap licht gas pistool wordt vervolgens gebruikt om een polycarbonaat projectiel in de cilinder lancering op 1.000 m / sec -1. Het projectiel effecten en stroomt rond de stijve ogive, het besturen van de steekproef cilinder van binnenuit. Het gebruik van een vormvaste ogive insert kunnen we temperatuurbeheersing hardware te installeren in de achterzijde van de cilinder. Vloeibare stikstof (LN 2) wordt gebruikt voor het koelen en een resistieve hoge stroom voor verwarming. Meerdere kanalen upshifted photon Doppler velocimetry (PDV) volgen de expansie snelheid langs de cilinder waardoor directe vergelijking met computersimulaties, terwijl High speed beeldvorming wordt gebruikt om de spanning te mislukken meten. De teruggewonnen cylinder fragmenten zijn ook onderworpen aan optische en elektronenmicroscopie het faalmechanisme bepalen.
Introduction
De dynamische falen van een materiaal is een belangrijk aspect van haar algemene mechanisch gedrag, en heeft belang bij tal van industrieën, waaronder automotive, luchtvaart en leger om een paar te noemen. Terwijl falen bij lage rek-tarieven wordt gewoonlijk onderzocht door middel van conventionele trekproeven, waarbij een lange dunne monster in spanning aan de uiteinden wordt geladen met hoge vervormingssnelheden zodanige geometrie / configuratie vereist een monster zeer klein te zijn teneinde een handhaven pseudo-mechanische evenwicht gedurende de proef. Bij het verschijnen van een enkele spleet, zal het omringende materiaal worden versoepeld, effectief arrestatie van de ontwikkeling van aangrenzende defect sites. Dit beperkt het aantal breuken die tegelijkertijd kunnen worden waargenomen in elk experiment en voorkomt belangrijke informatie over de ploegen falen te bepalen.
De groeiende cilindertest is een gevestigde techniek voor het karakteriseren van de wijze waarop materials mislukken en fragment onder hoge snelheid laden. In de test, wordt een cilinder van het materiaal van belang uniform geplaatst langs de binnenomtrek, lanceert een drukgolf door de muur waardoor de cilinder te breiden. Binnenkort wordt deze radiale golf verdwijnt en een uniforme treksterkte hoepel spanning rond de omtrek domineert. Als de stress en spanning tarief is hetzelfde rond de cilinder de breuk en fragmentatie gedrag wordt uitsluitend beheerst door de eigenschappen van het materiaal. De test vermindert de eerder genoemde probleem als de typisch grote steekproef omtrek bevorderen de start van meerdere falen locaties onder uniforme spanning 1.
Het belangrijkste doel bij het ontwikkelen van deze experimentele techniek was de studie van de rol van de temperatuur in de splijting en fragmentatie gedrag van een expanderende cilinder mogelijk. De controle van de monstertemperatuur zal voor het onderzoek van de wijze waarop de dynamische treksterkte, breuk mechanisme en Fragmentatie gedrag van het materiaal wordt aangetast. Bijvoorbeeld metalen, bij temperatuurverhoging een verschuiving van ductiele naar brosse breuk veroorzaken in totaal meer van plastic voordat uiteindelijk falen. Sommige materialen zoals Ti-6Al-4V kunnen vertonen adiabatische shear lokalisatie 2. Terwijl de sample vervormt, het plastic werk genereert warmte. Als de snelheid van verzachtende als gevolg van deze temperatuurverhoging is dan het werktempo verharding van de vervorming kan een instabiliteit vormen waar een grote hoeveelheid plastische vervorming optreedt in een zeer plaatselijk band (adiabatische shear band). Deze reactie wordt bevorderd Ti-6Al-4V vanwege de slechte warmtegeleiding, en kan mogelijk de effectiviteit beperken voor toepassingen zoals lichtgewicht bepantsering.
Deze nieuwe test aanpak moet voldoen aan twee belangrijke criteria. Ten eerste moet de methode een radiale belasting tarief in de orde van 10 4 sec -1 produceren, meestal gezien in ballistische eninvloed evenementen, om vergelijking met eerdere studies met meer traditionele laden regelingen mogelijk te maken. Ten tweede, het aandrijfmechanisme dient te worden beïnvloed door de temperatuur van het monster om de samenhang tussen experimenten te waarborgen. Initial mechanismen cilinder uitbreiding gebruikt explosieve ladingen, ofwel gewoon het monster cilinder 3-5 vullen rechtstreeks of via een intermediair driver. In het laatste geval wordt een buffer gebruikt 6, waarbij het monster over een stalen cilinder die op zijn beurt bevat een explosieve lading wordt geplaatst. Voor de hand liggende beperking is dat wanneer het monster cylinder bevat de aandrijving materiaal (in de vorm van het explosief) worden verwarming van de cylinder eveneens de lading verwarmen. Hoewel dit misschien niet direct inleiding van de lading veroorzaken vele soorten explosieven bevatten een polymeer bindmiddel materiaal dat uit zal smelten van het monster cilinder. Ook sommige explosieven worden zeer gevoelige bij afkoeling. Dit betekent dat explosieve aandrijvingen niet geschikt voor temperaturen studie. Een alternatiefmethode wordt de Lorentz-kracht voor uitzetting - het monster boven een driver spoel 7, 8 geplaatst een hoge stroom wordt geïnjecteerd in deze driver spoel (gewoonlijk dikwandig koperdraad), het induceren van een tegengestelde stroming in het monster.. Deze tegengestelde stromen geassocieerd magneetvelden die werken tegen elkaar, de magnetische druk besturen van de sample zich vanaf de binnenzijde. Opnieuw verwarmen van het materiaal nadelig beïnvloeden de koperen spoel in het monster. Gas kanonnen zijn gebruikt voor cylinder expansie sinds eind 1970 9. In deze experimenten het voor de insertie in de cilinder materiaal een polymeer, het station komt als gevolg van zowel het projectiel en plaatst vervormen bij impact. Dit inzetstuk is typisch een rubber of kunststof 10, de sterkte en taaiheid van deze gebieden ernstig wordt beïnvloed door de temperatuur. Verwarming zal de insert te zacht te maken, en koeling zal het zich op een brosse manier zodat het niet te vroeg.
De experimentele geometrie bestaat uit een stalen ogive gemonteerd binnen een doel cilinder en het uiteinde ligt ongeveer halverwege de lengte van de cilinder. Een eentraps licht gas pistool wordt vervolgens gebruikt om een polycarbonaat projectiel starten met een concaaf gezicht in de cilinder met snelheden tot 1000 m / sec -1. De as van het doel cilinder wordt zorgvuldig uitgelijnd op de as van de gas-geweerloop een herhaalbare en gelijkmatige belasting vergemakkelijken. De impact en de daaropvolgende stroom van de polycarbonate projectiel rond de pseudo-stijve stalen ogive, drijft de cilinder in uitbreiding van de binnenwand. De geometrie van de ogive insert en het concave vlak van het projectiel zorgvuldig geoptimaliseerd via hydro-code computersimulaties de gewenste expansie van de cilinder genereren. Met 4340 gelegeerd staal voor het ogief maakt experimenten met de cilinder temperatuur zijn sterkte is veel hoger dan het polycarbonaat projectiel het temperatuurbereik van belang zodat het aandrijfmechanisme consistent blijft. Ogives gewonnen uit verwarmde en gekoelde experimenten vertonen slechts minimale vervorming als gevolg van de impact.
De verwarming en afkoeling van het monster cilinder wordt bereikt door het installeren van temperatuurregeling hardware in een bewerkt uitsparing aan de achterzijde van het ogief insert. Voor het koelen van het monster tot cryogene temperaturen (~ 100 K), is de uitsparing in het ogief afgesloten met een aluminium capsule en vloeibare stikstof fgevolgd door de holte. Als het doel cilinder heeft een groot contactoppervlak met de ogive het monster wordt gekoeld door geleiding. Om het doel cilinder temperaturen naderen 1000 K te verwarmen, wordt een keramische en nichrome resistieve verwarming geplaatst in de ogive uitsparing. Een hoge stroom voeding levert tot 1 kW, het verwarmen van de ogive en de cilinder. De cilinder en ogiefvormige thermisch geïsoleerd van het doel monteren in de enkele trap gas-gun door middel van MACOR keramische afstandhouders. De tank wordt tevens gedurende het experiment die thermische behandeling helpt gehouden onder matig vacuüm (<0,5 Torr).
Om het fragmentatieproces van de cilinder diagnosticeren, proefopzet bevat meerdere kanalen frequentie-omzetting PDV, de expansiesnelheid van punten langs de cilinder gemeten. PDV is een relatief nieuw 11 optische vezel gebaseerde interferometrie techniek die het meten van oppervlakte- snelheden maakt tijdens hoogdynamische evenementen. Tijdens PDV meting Doppler verschoven licht gereflecteerd door een bewegend oppervlak plaats met behulp van een vezeloptische sonde wordt gecombineerd met un verschoven licht, waardoor een slagfrequentie die direct evenredig met de snelheid van het bewegend oppervlak. In wezen, een PDV-systeem is een snelle Michelson interferometer met de vooruitgang in de nabij-infrarood (1550 nm) communicatietechnologie op te nemen ritme frequenties in het GHz bereik. Het montagesysteem voor 100 mm brandpuntsafstand PDV probes gebruikt in de huidige studie, zodat ze geïsoleerd zijn van de temperatuur van de cilinder en een gemakkelijke aanpassing. Een bijkomend voordeel van het gebruik van 100 mm brandpuntsafstand probes is dat zij voldoende optische toegang tot ultrasnelle fotografie in staat de uitbreiding profiel van de gehele cilinder gemeten. De opstelling en de plaats van de vier probes, AD, langs de cilinder in figuur 1 twee high speed cameras hier toegepast.; een hoge snelheid videocamera Phantom V16.10 werken op 250.000 bps en een IVV UHSi 12/24 framing camera, het vastleggen van 24 beelden. Het IVV camera wordt verlicht zodanig dat de cilinder verlicht silhouet zodat de radiaal uitbreidende rand van de cilinder nauwkeurig worden bijgehouden. De Phantom camera is front verlicht beeldvorming van de breuk is begonnen en fragmentatie proces. De hoge snelheid fotografie kan dan worden gecorreleerd met de velocimetry om spanning en reksnelheid geven over de volledige monster. De high speed imaging maakt ook een nauwkeurige meting van falen stam en de breuk patronen langs het oppervlak.
De experimentele techniek in onderstaande protocol deel een middel voor het regelen van de monstertemperatuur in een groeiende cilinder experiment, waardoor breuk verschillende mechanismen kunnen worden geactiveerd of onderdrukt. Deze techniek zal leiden tot een beter begrip van de rol van de temperatuur in dynamische belasting scenario's.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Target fabricage en assemblage
- Machine doel cilinder gewenste afmetingen van massief voorraad.
- Bereid het cilinderoppervlak door verwijdering machinesporen. Een uniforme diffuse oppervlak is beter voor PDV reflectie. Goede resultaten zijn verkregen met een lichte nat schuren met> 1200 grit.
- Karakteriseren het doel bestanddelen, dat wil zeggen, het meten van de volgende:
Cylinder lengte, diameter en wanddikte (op meerdere plaatsen)
Projectiel lengte, diameter
Ogive lengte, diameter
Massa van al het bovenstaande - Monteer de cilinder montage ring en PDV arm.
- Monteer de PDV-sondes in de kinematische mounts en op de PDV arm.
- Plaats de ogive in het doel cylinder zodat de achterkant van het ogief vlak ligt met de achterzijde van de cilinder (dit moet gebeuren op een workshop Bb). De drie M3 schroeven zijn bedoeld om het ogief zijn plaats te houden terwijl de cilinder 'peel away 'tijdens de expansie.
- Plaats het doel fles van bevestigingsmiddelen, zodat de ingang van de cilinder gelijk ligt met het voorvlak van de montagering. Zet de cilinder op zijn plaats met 6 M4 grub schroeven.
- Monteer verwarmingselement / koelinrichting en bond thermokoppels langs de lengte van de cilinder buitenwand.
- Reinig de FC / APC (ferrule connector, schuine fysiek contact) aansluitingen aan het eind van het PDV sonde vezels met fiber reinigingsdoekje en te controleren met een vezel scope. Dit is belangrijk om back-reflectie te verminderen.
- Met behulp van een zichtbare (660 nm) klasse 3R laser ruwweg lijn de probes zodat ze loodrecht op de cilinder (dwz het gereflecteerde licht valt terug op de probe).
- Monteer een eenvoudige reflectie circuit met behulp van een circulatiepomp. Sluit de Klasse 1 1550 nm laser ingang 1, de PDV sonde ingang 2 en een vermogensmeter aan ingang 3 Lijn de PDV probes weer zodat de stroom terug wordt gemaximaliseerd.
- De barrel plug en de diepte micrometer lijn de doelring aan het einde van het vat te minimaliseren tilt effect.
- Installeer het fragment mitigatie-systeem en de bescherming van de deur.
- Leg het doel uitlijning stekker in het vat.
- Installeer het doel montage en af te stemmen op de stekker.
- Installeer de trekker make paar aan het uiteinde van het vat en sluiten op de timing hardware en diagnostiek. Meet de afstand van contact met de trekker effect van het projectiel op het ogief.
- Installeer de draaiende spiegels voor hoge snelheid fotografie.
- Lijn de spiegels om een orthogonale uitzicht van de cilinder door middel van het doel tank poorten geven en vast te zetten.
- Lijn de high speed camera's en flash lampen buiten het doel tank. Op zoek naar beneden het vat, plaatst u de high speed camera en een flitslamp om 3 uur ten opzichte van de cilinder. Plaats het IVV camera om 9 uur eneen andere flitslamp om 12 uur. In deze configuratie zal de high speed camera front-lit voor crack volgen en het IVV zal aftekenen beelden voor edge detectie.
- Sluit de verwarming / koeling apparatuur te richten en vacuum-feed throughs.
- LET OP: Met de juiste brillen en andere voorzorgsmaatregelen zet de klasse IV lasers, oscilloscopen en PDV-systemen.
- Controleer de vermogensniveaus verzonden naar de PDV probes. Met de PDV-systeem, gebruiken meestal ongeveer 5 mW aan elke sonde met 1 mW per kanaal voor de referentie.
- Controleer de uitlijning van de PDV-sondes met een power meter. Eenmaal tevreden met de aanpassing gebruik IR-kaart te meten waar de PDV sondes zijn op zoek op de cilinder oppervlak.
- Zet de referentie-laser en controleren de kwaliteit van de beat signalen van elke probe. Stel de golflengte van de laser (s) de gewenste snelheid nul slagfrequentie instellen (zet deze ongeveer 5 GHz).
- Eenmaal tevreden met het doel alignment, trekker locatie, camera en spiegel uitlijning, PDV sonde uitlijning en locatie en de mitigatie kader sluit het doel tank.
- Verwijder de uitlijning plug; Installeer het projectiel.
- Setup camera's en verlichting (frame rate, belichting, timings) en het uitvoeren van testen beeldvorming. Typische frame rates zijn ongeveer 250.000 frames / sec voor beide camera's, met een blootstelling van ongeveer 0,5 usec. Het eerste beeld wordt gewoonlijk samenvallen met het moment van de botsing.
3. Firing Voorbereiding
- Installeer de stuitligging membranen die van toepassing zijn op het afvuren druk die nodig zijn.
- Sluit het staartstuk en beginnen evacuatie van het doel tanks. Streef naar een vacuüm niveau in de regio van 50 mTorr.
- Voer uiteindelijke opstelling van alle diagnostiek (oscilloscoop vertragingen, triggers, camera-instellingen enz.). Set oscilloscopen voor het PDV op 50 usec per divisie, 25 PSEC per punt en een pretrigger van 20% tot een 500 usec venster geven. Trigger de oscilloscopes en camera's zodanig dat nul tijd samenvalt met het moment van impact.
- Final trekker-test; check timings zijn accuraat.
- Schakel lasers; arm camera's.
- Sluiten kamer; verzekeren laser en hoge druk vergrendelingen in de juiste positie.
- Begin verwarmen / koelen zoals vereist met de LabVIEW software.
- Laad het pistool op de gewenste afvuren druk.
- Toen druk, doen een laatste controle die alle diagnostische systemen gewapend.
- Isoleer de verwarmings- of koelinrichting.
- Countdown "3, 2, 1 VUUR."
- Vent het doel en capture tanks.
- Bewaar alle oscilloscoop en camera data.
4. Bericht Shot
- Stilgelegd lasers en wacht tot het pistool volledig gelijk aan sfeer.
- Open het doel tank, het verzamelen van alle metalen fragmenten en uitzoeken van de Ti-6Al-4V.
5. Data Analysis
- Voer STFT analyse op de PDV-oscilloscope gegevens de snelheid te verminderen geschiedenis volgens de analyse van Ao en Dolan 12.
- Process high speed imaging data met software zoals vermeld in de tabel apparatuur. De high speed camera beelden zal tijd en inspanning te leveren tegen falen en mogelijk analyse van scheurvorming en groei. Het silhouet beelden van het IVV een duidelijke rand om de volledige vervorming profiel van de cilinder te onderzoeken.
- Meten en wegen hersteld fragmenten. Selecteer fragmenten met interessante functies, zoals gearresteerd breuken en hen voor te bereiden voor microscopie.
- Sectie, monteren, en poets de fragmenten; Vervolgens analyseren in de elektronenmicroscoop. Elektron backscatter diffractie geeft informatie over de textuur en microstructuur langs secundaire elektronen imaging aan de breukvlakken sonde en identificeren van de mislukking mode.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De kwaliteit van de gegevens beginnen bepaald door de experimentele timing. Als de vertraging van de trekker om de impact correct zijn dan de flitslampen zal produceren genoeg licht wanneer het doel cilinder begint te vervormen, waardoor de high speed camera's om duidelijke beelden te produceren. In dit geval is de beelden van de camera framing een duidelijk afgetekend rand die kan worden gebruikt om de vervorming van het gehele kettingspanners hebben. Software zoals ImageJ kunnen worden voor het afzuigen lineout gegevens voor elk frame, waardoor een beeld volgens figuur 2. Idealiter PDV kunnen de expansiesnelheid van ~ 100 psec track wordt, zal afhangen van het oppervlak van de cilinder en de uitlijning van de sonde. Voor een gegeven proef de PDV en lineout data kan worden bevestigd tegen elkaar met de vier bekende punten van de PDV in het beeld. Met deze combinatie een nauwkeurige meting van de straal of radiale spanning op enig punt langs de cilinderlengte kangeëxtraheerd. Figuur 3 plots de radiale expansie snelheid op twee punten langs de lengte van de cilinder, vergeleken experimenten bij 150 K en 800 K. We kunnen zien dat de gekoelde cilinder minder vertraging na de pieksnelheid, suggereert breuk is geïnitieerd eerder leidt tot een verlies van kracht in de cilinder. De radiale snelheid wordt dan geïntegreerd over de tijd om de radiale verplaatsing van het waargenomen door de probes punten te verminderen. Figuur 4 toont een voorbeeld voor de gekoelde cilinder. Beelden uit de high speed video moet duidelijk genoeg om breuk initiëren onderscheiden en scheurgroei, als gezien in figuur 5. Hieruit halen we de tijdelijke activatie van breuk en moet het aantal scheuren rond de cilinder extrapoleren tijd de andere kant van de cilinder is niet zichtbaar voor de camera. Figuur 5 is een voorbeeld van een goed verlichte afbeelding, toont meerdere longitudinale breuken langs de cilinder.
Figuur 1:. Experimentele geometrie Top links: Basic montage, met de locatie van PDV sondes langs de cilinder. Boven, rechts: Ogive modificaties voor het koelen en verwarmen van de cilinder. Bottom: Verwarmde cilinder experiment op het gas pistool geïnstalleerd. Zwarte kabels zijn vermogen voor de verwarming spoel. Dunne zwarte / witte kabels zijn thermokoppels. PDV sondes zijn zichtbaar aan de onderkant. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Lineout gegevens uit snelle beeldvorming van een 300 K groeiende cilinder experiment bij verschillende tijdstippen na impact.
Figuur 3:. Radiale expansie snelheid gemeten PDV op twee punten langs de cilinder voor een 150 K (vast) en 800 K (gestippeld) uitbreiding cylinder Het gekoelde cilinder minder vertraging na de pieksnelheid suggereert eerder breuk is geïnitieerd.
ig4.jpg "/>
Figuur 4: 150 K uitbreiden cilinder Solid lijnen:. Radiale spanning opgebouwd op 4 punten langs de cilinder lengte. Stippellijnen: aantal zichtbare breuk sites uit de high speed camera data.
Figuur 5:. Uittreksel uit high speed video (Video 1) geregistreerd 150 K uitbreiden cilinder.
Video 1: High speed video van een uitbreiding van 150 K cilinder experiment Projectiel snelheid 1.000 m / sec.. Framing:. 1 afbeelding per 10 usec, 0,7 usec blootstelling Klik hier om deze video te bekijken.
Video 2: High speed video van een uitbreiding van 650 K cilinder experiment Projectiel snelheid 1.000 m / sec.. Framing: 1 beeld elke 4.7 usec, 0,7 usec eXposure. Klik hier om deze video te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deze methode maakt onderzoek materialen bij hoge snelheden van trekbelasting over een groot temperatuurbereik van cryogeen tot ~ 1000 K, uniek voor dit ontwerp. Echter voegt dit bepaalde problemen met de experimentele opstelling en uitvoering. Ten eerste, de temperatuurregeling de ogive inzetstuk moet worden vervaardigd uit een geschikt materiaal te optimaliseren. 4340 staal wordt hier gebruikt, hoewel elke hoge temperatuur hoge hardheid staal moeten volstaan. Ook omdat het hele expansie station is nu afkomstig uit het polymeer projectiel dit moet worden gemaakt van een niet-brosse kunststof zoals de machine-grade polycarbonaat in dit werk.
Het is belangrijk om een nauwe mechanische passing tussen het inzetstuk en de cilinder zijn, een goed thermisch contact. Let erop dat als de thermische uitzettingscoëfficiënt van het doel cilinder niet dicht bij het inzetstuk. Indien bijvoorbeeld de cilinder bros met een lage thermische uitzettingscoëfficiënt (zoals een keramisch) tHij uitbreiding van het inzetstuk kunnen beschadigen of zelfs barsten de cilinder. Om dezelfde reden is de epoxy gebruikt om de thermokoppels op de cilinder binden moet in staat zijn de te verwachten temperaturen en de beweging van de cilinder te weerstaan als deze warmer / afkoelt. Tenslotte thermische isolatie van het doel van het montagesysteem Belangrijk in verband met thermische geniet maakt temperatuurregeling moeilijk en kan beginnen met negatieve invloed op de PDV probes en doel uitlijning.
De beperkingen van deze techniek zijn afhankelijk van het projectiel lanceren faciliteiten. De radiale vervormingssnelheden die kunnen worden bereikt is afhankelijk van de projectielsnelheid en de cilinderdiameter. Kleinere cilinders nodig lagere snelheden projectiel, maar kan vervolgens beperking van het aantal fracturen waargenomen. Nauwkeurige meting van de expansie snelheid vereist een kwaliteit laser gebaseerde velocimetry systeem zoals de upshifted PDV hier of een veelvoud punt VISAR.
Future applicaties zijn de studie van de effecten van temperatuur op de breuk mechanismen en resulterende versnippering van materialen bij hoge uniforme trekbelasting. Hoewel het experiment is bijzonder geschikt voor metalen door het reflecterend oppervlak dat PDV metingen kan worden aangepast om een reeks materialen indien het oppervlak kunnen bereid. Deze werkzaamheden bij hoge en lage temperaturen is momenteel niet beschikbaar voor andere aandrijfmechanismen voor de uitbreiding van de cilinders, en zullen andere trekproef mechanismen waardoor verder en accurater bevolking / kalibratie van materiaal modellen en hydrocodes complimenteren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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
- Jones, D. R., Chapman, D. J., Eakins, D. E. A gas gun based technique for studying the role of temperature in dynamic fracture and fragmentation. J. Appl. Phys. 114, 173508 (2013).
- Liao, S. C., Duffy, J. Adiabatic shear bands in a Ti-6Al-4V titanium alloy. J. Mech. Phys. Solids. 46 (11), 2201-2231 (1998).
- Mott, N. F.
- Hoggatt, C. R., Recht, R. F.
- Banks, E. E. The fragmentation behavior of thin-walled metal cylinders. J. Appl. Phys. 40 (1), 437-438 (1969).
- Warnes, R. H., Duffey, T. A., Karpp, R. R., Carden, A. E. Improved technique for determining dynamic metal properties using the expanding ring. Los Alamos Scientific Laboratory Report. , (1980).
- Niordson, F. I. A unit for testing materials at high strain rates. Exp. Mech. 5 (1), 29-32 (1965).
- Grady, D. E., Benson, D. A. Fragmentation of metal rings by electromagnetic loading. Exp. Mech. 23 (4), 393-400 (1983).
- Winter, R. E., Prestidge, H. G. A technique for the measurement of the high strain rate ductility of metals. J. Mat. Sci. 13 (8), 1835-1837 (1978).
- Vogler, T. J., et al. Fragmentation of materials in expanding tube experiments. Int. J. Imp. Eng. 29, 735-746 (2003).
- Strand, O. T., Goosman, D. R., Martinez, C., Whitworth, T. L., Kuhlow, W. W. Compact system for high-speed velocimetry using heterodyne techniques. Rev. Sci. Inst. 77, 083108 (2006).
- Ao, T., Dolan, D. H. SIRHEN: A data reduction program for photonic Doppler velocimetry measurements. Sandia National Laboratories Report. , (2010).
