Summary
여기, 선물이 실시 온도 상승된 반전 일반 접시 영향, 및 결합 된 압력 및 전단 플레이트 영향에 대 한 새로운 접근의 상세한 프로토콜. 원하는 온도에 내열성 송탄의 프런트 엔드에 개최 샘플 열 불 감 증-엔드 저항 코일 히터의 사용을 포함 하는 접근.
Abstract
테스트 1000 ° C까지 온도에서 정상 또는 결합 된 압력-전단 플레이트 영향 실험에 대 한 새로운 접근 방식을 제시 합니다. 메서드를 수 있습니다 비슷한 실험을 수행 하는 동안 직면 한 몇 가지 특별 한 실험 과제를 완화 하면서 열팽창 극단에서 재료의 동적 동작을 프로 빙으로 목적 온도 상승된 접시 영향 실험을 종래의 플레이트 영향 접근을 사용 하 여. 사용자 지정 적응 케이스 서쪽 예비 대학;에서 단일 단계 가스 총의 불 감 증 끝에 만들어진 이러한 적응 포함 높은 허용 오차를 제공 하면서 기존 총 신 친구를 전략적으로 설계 된 SAE 4340 스틸로 만든 정밀 가공 확장 조각 구멍 및 열쇠 구멍에 일치. 확장 조각 수직 원통형 히터-음, 있는 히터 어셈블리에 포함 되어 있습니다. 저항 코일 히터-머리, 최대 1200 ° C의 온도 도달 수 있는 자유;의 축 회전 각도 수직 줄기에 연결 되어 얇은 금속 표본을 원하는 테스트 온도에 직경에서 균일 하 게가 열 될 열 송탄의 프런트 엔드에 개최 수 있습니다. 총 배럴 대신 대상 끝의 불 감 증-끝에 (이 경우 샘플) 전단 플레이트를가 열 하 여 몇 가지 중요 한 실험 과제를 막을 수 있습니다. 이러한 포함: 1) 난방 대상 홀더 어셈블리;의 여러 성분의 열 확장 때문에 동안 대상 플레이트의 정렬에 심각한 변화 2) 진단 요소 때문에 발생 하는 문제 (즉,., 폴리머 자필 격자, 및 광학 프로브) 온수 대상 어셈블리;에 너무 가까이 되 고 3) 어디 샘플, 사이 중요 한 공차 레이어 본드, 광 창 및 창; 고온에서 유지 하기 위해 점점 더 어려워 대상 번호판에 대 한 발생 하는 문제 4)의 경우 압축 전단 플레이트 영향 실험, 대상;의 자유 표면에 가로 입자 속도의 측정에 대 한 높은-온도 저항 회절 격자에 대 한 필요성을 결합 그리고 5) 제한 시간 프로필 열 연 화하고 경계 대상 플레이트의 가능성이 저조한 때문 대 측정된 무료 표면 속도의 명백한 해석에 필요한 충격 속도에 부과. 활용 하 여 위에서 언급 한 각 색, 우리는 샘플 온도 범위에서 상용 순수 알루미늄에 역 형상 정상적인 접시 영향 실험의 시리즈에서 결과 제시. 이러한 실험 쇼는 연 소재의 지표 영향된 상태에서 입자 속도 감소 (후 수익률 흐름 스트레스 감소) 샘플 온도 증가 함께.
Introduction
엔지니어링 응용 프로그램에서 자료는 정적 또는 동적 자연, 변형 및 용융 점 근처에서 배열 하는 온도 대 한 높은 수준의와 결합 될 수 있는 조건의 넓은 범위를 받게 됩니다. 이 열팽창 극단에서 소재 동작이 다를 수 있습니다 크게; 따라서, 거의 세기 동안, 몇 가지 실험 개발 되었습니다 검색 동적 응답 및 소재 동작에서 정권1,2,3 로드 하는 것을 제어 하는 동안의 다른 특성으로 겨냥 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14. 금속 중간 변형 속도 (10-6-100 /s) 낮은 로드, 서보 유압 또는 정밀 나사 범용 테스트 기계 소재 반응을 하는 데 사용 되었습니다 다양 한 로딩 모드를 받게 하 고 변형의 수준입니다. 적용된 긴장으로 요금 중간 변형 속도 넘어 증가 하지만 (즉., > 102/s), 다른 실험 기법 기계적 응답을 조사 하기 위하여 필요 하 게. 예를 들어 5 × 10 103/s의 로딩에서4/s 또는 전체 크기의 소형 분할 Hopkinson 압력 바 사용8,15만들 수 이러한 측정.
전통적으로, 가벼운 가스 총 또는 폭발적으로 구동된 플레이트 영향 실험 이용 되었습니다 동적 없던 및 spallation, 같은 다른 현상을 연구 하거나 매우 높은 변형 률 발생 하는 변환 단계 (105-10 7/s)16,17,18,19,20,,2122또는 높은 압력 및 동적 로딩의 조합. 관례, 플레이트 영향 실험 포함는 총 배럴의 길이 아래로 여행 그리고에 신중 하 게 정렬 된 고정 표적 격판덮개 충돌 하려고 가스 총, 불 감 증 끝에 처음 송탄에 의해 수행 전단 플레이트의 출시는 충격 약 실입니다. 영향 결과로 정상 그리고/또한 결합 된 압력 및 전단 응력 생성 됩니다 우대/대상 인터페이스에는 경도 및 결합 된 경도 통과 스트레스 파 판의 공간 차원을 통해 여행. 이러한 파도 대상 플레이트의 뒤쪽 표면에의 도착은 간섭 기술을 통해 일반적으로 모니터링 대상 접시의 즉각적인 무료 표면 입자 속도를 영향을 줍니다. 할 수 있도록 시간 역사 대 측정된 입자 속도의 해석, 그것이 비행기-파도 영향 표면에 전면 병렬 영향14,23시 생성 될 필요 합니다. 전, 영향을 되도록 발생 합니다 1 밀리 라디안12,24, 영향 표면 평탄도의 순서 영향 기울기 각도와 몇 마이크로미터5,25보다 더 나은.
플레이트 영향 실험 발열 소재 동작 열팽창 극단26,27,,2829으로 확장을 조사를 포함 하도록 적응 되어 있다. 이러한 적응 일반적으로 포함 하는 유도 코일 또는 가스 군;의 대상 끝에 저항 히터 요소 추가 이러한 적응 실험적으로 실현 되도록 표시 되었습니다, 비록 접근은 본질적으로 주의 깊은 고려 사항을 요구 하는 특별 한 실험적인도 전에 연결 됩니다. 이러한 실험적 합병증의 일부에서 실시간 맞춤 조정을 요하는 대상 (샘플) 접시를가 열 하는 동안 대상 홀더 어셈블리 맞춤 비품의 다양 한 성분의 차동 열 확장 포함 일반적으로 샘플 및 대상 격판덮개 사이 중요 한 병렬 처리 허용 오차를 유지 하기 위해 지속적인 피드백으로 원격 제어 정렬 도구로 만들어집니다. 압력-전단 플레이트 영향 실험 계획의 경우 기존의 폴리머 격자 필요 샘플 난방의 자유 표면에 가로 입자 속도 모니터 하기 위해 높은 온도 내성 금속 격자 교체는 대상 플레이트입니다. 또한, 샘플의 난방 추가할 수 제한 특정 실험 계획에 사용할 수 있는 충격 속도에 높은 스트레인 비율 결합 압력 및 전단 플레이트 영향 구성, 특별 한 고려 사항 해야와 같은 실험 결과의 명확한 해석을 방지 하는 플레이트 전면 및 후면 대상의 음향 임피던스를 사용 하 여 계산 되는 온도 의존 수 있습니다. 마지막으로, 다른 실험적인 체계는 광학 창, 샘플, 본드 레이어, 또는 높은 온도19에서 유지 하기 위해 점점 더 어려워 코팅 사이의 공차 대상 접시가 필요 합니다.
위에서 언급 한 실험 과제를 완화, 기존 단일 단계 가스-총 케이스 서쪽 예비 대학 (CWRU)7,,3031,32에 있는 사용자 지정 적응을 했습니다. . 이러한 수정 사용 허용 높은 온도 정상 그리고/또한 결합 된 압력-전단 플레이트 영향 실험 하는 발사, 이전 1000 ° C 이상의 온도에 열 될 열 송탄의 프런트 엔드에 개최 하는 얇은 금속 표본 실시. 온도 상승된 접시 영향 연구에 대 한 고용 하는 기존의 접근의 대부분을, 달리이 방법은 위에서 설명한 실험 과제 중 몇 가지를 완화 하기 위해 표시 되었습니다. 예를 들어이 접근은 feasibly 원격 기울기 조정30에 대 한 필요성 또는 실험 기간 동안 기울기 변화를 모니터링 하기 위한 추가 광학 요소 없이 1 밀리 라디안의 기울기 각도 달성 하기 위해 이용 되었습니다. 둘째, 대상 플레이트 주변 온도에서 남아, 이후이 방법은 필요 하지 않습니다 특별 한 높은-온도 저항 자필 격자에 대 한 필요성 간접 영향 실험; 가로 입자 속도의 측정에 대 한 높은 충격 속도 대상 저조한의 위험 없이 이용 될 수 있다 또한, 플레이트, 그리고 따라서, 실험 결과의 해석에 복잡성을 감소. 추가,이 방법은 선택 샘플 자료에 대 한 우리 업 관계를 제공 하는 높은 온도 역 형상 정상적인 접시 충격 실험을 수행 하기 위해 활용할 수 있습니다. 이 얻어질 수 있다 또는 또한, 임피던스 매칭 기법, 통해 역33,34 동안 샘플 충격 속도에 변화에 대 한 정보를 전달 하는 샘플의 뒤 표면에서 진공 팬의 분석 . 높은 온도 결합 된 압력-전단 플레이트 영향 구성에서이 접근 하면 공부를 해야 넓은 온도 플라스틱 개 악 범위 및 스트레인-107/s 따라 최고 박막의 동적 없던 얇은 견본16,,2729의 두께입니다.
우리는 위에서 설명한 전형적인 온도 플레이트 충격 실험을 수행 하는 데 필요한 프로토콜을 발표할 예정 이다. 이 전용된 섹션 선행 현재 기술을 사용 하 여 얻은 대표적인 결과 될 것 이다. 마지막으로, 결과 대 한 논의 결론 이전에 나타납니다.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. 샘플 재료 준비를 대상
참고: 다음 프로토콜에서 나중 역방향 기하학 일반 접시 영향 실험에 사용 될 샘플 및 대상 재료 준비에 필요한 단계를 상세하게 됩니다 우리. 이 설치 프로그램에서 전단 플레이트 (또한 샘플), 송탄의 앞에 개최 통해 단일 단계 가스 총 발사 고 가스 총의 대상 상공에 고정 표적 격판덮개에 영향을 줄 게 됩니다. 전형적인 고객 및 대상 플레이트 어셈블리를 다음 프로토콜에서 설명 개요로 그림 1에 표시 됩니다.
- 디스크 전단 플레이트 (샘플)로 사용 될 나중에 99.999% 상업 순도 다 알루미늄 막대를 섹션.
참고:이 높은 온도 일 조각에 잔류 응력을 방지 하기 위하여 저속 톱을 사용 하 여 할 수 있습니다. - 얼굴 고 샘플 디스크 76 m m의 지름 5.6 m m의 두께를 선반에.
- 3 개의 equispaced 구멍 나중 송탄에 샘플을 확보 하는 데 사용 됩니다 샘플 디스크에 62 mm 직경 대담한 원에 직경에서 5 m m 드릴.
- 샘플의 직경을 통해 약 10 µ m의 평탄도 및 병렬 공차를 달성 하기 위해 샘플 접시의 양쪽 모두를 갈기.
- 비교적 굵은 입자 크기 (10-20 μ m)와 상업 연마 기계를 사용 하 여 샘플 접시 표면에 거친 무릎을 수행 합니다.
참고: 무게 쌓인된 표면도 둔 한 회색, 디스크의 직경에 걸쳐 균일성을 나타내는 도달할 때까지이 단계에서 추가할 수 있습니다. - 신중 하 게 쌓인된 샘플 모든 잔여 입자와 미네랄 오일 제거를 에탄올을 사용 하 여 청소. 그런 다음, 사용 1 µ m 다이아몬드 연마 천으로 샘플 접시의 두 표면 폴란드어.
- 16녹색 단색 광원의 표면 접촉 광학 평면을 통해 가벼운 밴드를 관찰 하 여 샘플의 평탄도 확인 합니다.
참고: 샘플의 표면에 빛 밴드의 곡률을 관찰 하거나 그림 2와 같이 직경에 걸쳐 밴드의 수를 계산 하 여 평탄도 측정할 수 있습니다.- 3 불이 밴드 다음 단계로 이동에 이하의 약 2 µ m. 그렇지 않으면, 반복 단계 1.4.1-3 빛 밴드까지 또는 더 나은 1.4.3 평탄도 달성 나타내는 샘플 직경에 걸쳐 볼 수 있습니다.
- 비교적 굵은 입자 크기 (10-20 μ m)와 상업 연마 기계를 사용 하 여 샘플 접시 표면에 거친 무릎을 수행 합니다.
- 1.1-1.3 조작 대상 번호판을 단계를 반복 합니다. 강 수 강화 (고 강도) 합금 막대 (자료 테이블) 디스크에 section 고이 25 m m의 직경 및 두께 7 m m의 기계. 마지막으로, 약 10 µ m에 플랫 하 게 양쪽 모두 갈아.
- 두 표면 대상 플레이트의 표면도 둔 한 회색 외관을 달성 때까지 미네랄 오일에 15 µ m 알 루미나 분말을 사용 하 여 연마 기계에 무릎
참고: 다이아몬드 슬러리의 동등한 입자 크기는 더 빠른 제거 속도, 그리고 더 나은 표면 reflectively 달성 하기 위해 사용할 수 있습니다. 또한, 무게를 사용할 수 있습니다. - 1.4.2 단계를 반복 합니다.
- 1.4.3 단계를 반복 하 여 대상 플레이트의 평탄도 확인 합니다. 1 가벼운 밴드 또는 관찰 되는 경우 다음 단계를 진행 합니다. 그렇지 않으면, 단계 1.4.1-1.4.3 1 빛 밴드 또는 더 나은 얻을 때까지 반복 합니다. 자필 격자 필요한 경우, 단계 1.5.4, 1.6 단계로 건너뛰고 그렇지 않으면 진행 합니다.
- 두 표면 대상 플레이트의 표면도 둔 한 회색 외관을 달성 때까지 미네랄 오일에 15 µ m 알 루미나 분말을 사용 하 여 연마 기계에 무릎
- 알루미늄 링을 조작 하 1.1-1.3 단계에서 설명한 대로 비슷한 절차를 사용 합니다.
- 섹션 41 m m와 32 m m, 외부 및 내부 직경 알루미늄 관을 각각, 반지로 하 고 7 m m의 두께를 양쪽 얼굴.
- 6 3 m m 직경 슬롯 equispaced 34.5 m m 직경 볼트 원에 드릴. 이 나중 집 6 전압 바이어스 구리 핀, 기울기 측정 영향에서 만들 수 있도록 합니다.
- 갈기, 무릎, 청소, 및 1.4 단계에 자세히 설명 하는 절차를 사용 하 여 알루미늄 링의 두 표면 폴란드어.
- 그림 3에서 보듯이 장비 확보 아파트에 2 부분 에폭시 혼합물을 사용 하 여 알루미늄 반지 플랫 대상 접시를 준수 합니다. 실 온에서 하룻밤 치료 에폭시를 허용 합니다.
참고: 두 부분 부드럽게 손으로 대상과 반지에 적용된 압력 방지 에폭시 바깥쪽 유출 되도록 강화는 3 개의 나사를 사용 하 여 편평한 강철 단계로 장악 된다.- 방사형 슬롯에서 또는 아세톤을 사용 하 여 격판덮개의 표면에서 모든 왼쪽 위에 접착제를 제거 합니다.
- POM 반지에 대상 플레이트/알루미늄 링 어셈블리를 삽입 합니다.
참고: POM 디스크 것입니다 나중에 장착할-총 신 내에서 시험 자료의 맞춤 회전의 자유도와 대상 소유자에 게 허용. - 치 어 링의 내부 단계에 6 개의 방사형 슬롯의 위치를 표시 하 고 표시 된 위치에서 6 두께 통해 구멍을 드릴.
- 섹션 6 구리 핀 15 AWG의 스풀에서 나 멜 구리 와이어의 길이와 ~ 50 m m 2 그들의 제거 나 멜된 절연 레이어. 대칭 패턴에 슬롯에 핀을 눌러: 두 개의 접지 핀의 반대 위치에 배치 됩니다. 슬롯을 통해 핀을 밀어 하 고 약 2 m m 링의 표면에서 바깥쪽으로 튀어나와 둡니다.
참고: 핀 기울기 각도 측정에 사용 되 고 트리거 신호를 제공 합니다. - 벤 트-빠른 설정 추가 에폭시를 사용 하 여 치 어 링의 뒤쪽 표면에 구리 핀의 끝을 준수 합니다.
- 낮은 점도 두 부분 에폭시 혼합물을 사용 하 여 알루미늄 링과 치 어 링의 내부 벽 사이의 간격을 밀봉 하기 위하여. 실 온에서 하룻밤 치료 에폭시를 허용 합니다.
- 구리 핀 알루미늄 링의 표면에서 튀어나온 2mm 초과 제거 합니다. 첫 번째 섹션 초과 로터리 도구, 핀 고 알루미늄 링의 표면에 플러시 핀은 거의 때까지 젖은 300 모래 모래 종이 사용 하 여 표면 남은 다음 모래.
- 무릎, 깨끗 하 고 1.4.1-1.4.3 단계를 반복 하 여 전체 어셈블리를 폴란드어. 2-3 빛 밴드 내에서 플랫 하 게 전체 쌓인된 어셈블리 인지 확인 합니다.
- 치 어 링의 뒤 표면에 6 개의 구리 핀의 끝을 납땜 하 고 4 개의 6.35 m m 직경 POM 핀을 사용 하 여 대상 소유자에 게 치 어 링을 탑재.
2. 어셈블리의 사용자 지정 열 송탄
- 그림 4에 표시 된 내 열 송탄에 대 한 어셈블리 구성 요소를 수집 합니다.
- 알루미늄 캡의 하단 끝에 아이 연결 하 고 안전한 씰링 링 및 PTFE는 뚜껑의 홈에 키.
참고: 키를 링 기울기와 총 신 아래 그것의 여행 동안 송탄의 회전을 방지 하기 위해 사용 됩니다.- 모자의 바닥에 구멍을 통해 열 커플 와이어를 당겨 하 고 커넥터에 온도 커플 와이어를 확보.
- 백 엔드에서, 그리고 완벽 하 게 해 고 알 루미나 규 산 염 용암 바위 튜브 2 부분 빠른 설정 에폭시를 사용 하 여 알루미늄 튜브의 프런트 엔드에 모자를 준수 합니다.
- 76.2 m m 직경 H13 도구-강철 합금 샘플 홀더 구멍을 통해 열 몇 프로브를 당겨.
- 높은 온도 시멘트, 또는 동등한 높은 온도 접착제를 사용 하 여 용암 튜브의 프런트 엔드에 H13 샘플 홀더를 준수 합니다.
- 25 m m 직경 및 3mm 두께 용암 디스크 H13 소유자의 내부를 통해 두께 19 m m 직경 동심 구멍 위에 앉아 주위 높은 온도 시멘트를 적용 됩니다. 실 온에서 건조 하룻밤 고온 시멘트를 허용 합니다.
- H13 샘플 홀더 3 알 루미나 나사를 사용 하 여 샘플을 확보 하 고 샘플의 평탄도 1.4.3에 설명 된 프로토콜을 사용 하 여 변경 되지 않습니다 확인 합니다.
3. 가스 군 내에서 시험 자료의 조립
- 샘플 및 이소프로필 알콜으로 대상의 앞 표면을 청소 하 고 테이프 각각의 표면에 첫번째 표면 거울을 사용 하 여.
- 나사는 압출 막대 위의 총 챔버 내에 미치는 영향, 배럴 및 정밀 광학 프리즘 무대에 들고 프리즘 홀더 연결에 3 축 모션 스테이지를 조입니다.
- 총 신을 통해 밧줄을 당겨 하 고 알루미늄 뚜껑에 아이 통해 송탄에 밧줄을 첨부.
- 송탄 총 신에 영향 챔버 쪽으로 직면 하는 샘플 놓고 직면 샘플 대상 챔버로 대상 홀더 어셈블리를 놓습니다.
- 대상에 첫번째 표면 거울 샘플에 첫번째 표면 거울에 맞춰질 때까지 4 치 위치 핀을 조정 하 여 대상의 위치를 맞춥니다.
- 확산 전구와 반사 거울을 사용 하 여 샘플 및 대상 판 사이의 병렬 처리의 거친 맞춤을 수행 합니다. 전구의 단일 연속 반사 이미지 모든 맞춤 프리즘에 표면에서 볼 수 있습니다 때까지 무대를 조정 합니다.
- 자동-겨냥 틀24 를 사용 하 여 잘 맞춤을 달성 하기 위해.
- 십자가 프리즘의 뒤 표면에서의 반사 이미지 샘플에 첫번째 표면 거울에서 반영 하는 이미지에 맞춰질 때까지 무대를 조정 합니다.
- 십자가 프리즘의 뒤 표면에서의 반사 이미지 대상에 첫번째 표면 거울에서 반영 하는 이미지에 맞춰질 때까지 대상 소유자 위치 나사를 설정 하 여 대상 어셈블리를 조정 합니다.
- 샘플 및 대상에서 첫번째 표면 거울을 제거 합니다. 또한 반사 거울, 프리즘, 프리즘 홀더 및 조정 단계 영향 약 실에서 제거 합니다.
- 가스 총, 밧줄을 사용 하 여 불 감 증 끝에 송탄을 당겨 한 다음 뚜껑에서 밧줄을 제거.
- 두고 ~ 2.5 m m 송탄과 히터 머리 사이 거리 고 따라 불 감 증으로 송탄의 허리 움직임을 방지 스크류의 길이 조정.
- 열 몇 온도 진단 모니터에 연결 합니다.
참고: 온도 모니터 끝에 열 몇 와이어 넣어 왔다 총 신 내부는 피드스루를 사용 하 여 진공 파이프를 통해.
4. 배열 및 레이저 기반 진단의 맞춤
- Focuser 프로브 홀더 뒷면에 두 개의 스레드 앵커 구멍에 넣어. 입사 빔 각도 변경 하려면 자유 있도록 POM를 도달할 때까지 앵커를 통해 2 개의 나사를 조입니다.
- Focuser 프로브 홀더 밑면에 두께 통해 구멍을 드릴 및 스레드 원통형 자석에 보안.
- 알루미늄 튜브를 통해 광섬유 focuser 프로브를 당겨 하 고 여분의 빠른 세트 에폭시 프로브 헤드와 알루미늄 튜브의 팁을 적용 하 여 알루미늄 튜브에 프로브를 접착제. 앞으로로 프로브 헤드, 튜브에 밀어 하지만 에폭시에서 프로브 렌즈를 두고 있는지 확인 하십시오. 빠른 설정 추가 에폭시 경화 될 때까지 기다립니다.
- 모든 섬유 광학 NDI/TDI 간섭계31, 광학 focuser를 연결 하 고 대상의 후방 표면 쪽으로 목표로 하는 대상 소유자 focuser 어셈블리를 놓습니다.
- 레이저를 켜고, 2W 븀 파이버 레이저, 0.2-0.4 결합 하는 경우에 파워. 다음, 적절 한 빛 커플링 달성 때까지 인수 신호 최적화 focuser 어셈블리에 연결 된 나사를 사용 하 여 focuser 프로브의 위치를 조정 합니다.
- 가변 비율 커플러 오실로스코프에 표시 된 신호 최적화 될 때까지 참조 및 도플러 이동 빛의 강도 일치 하도록 조정 합니다.
참고: 가로 모션 진단은 필요한 경우를 참조 하십시오 단계 4.5 4.6. - POM focuser 소유자의 뒷면에 두 개의 스레드 앵커 구멍에 넣어 하 고 그들은 터치는 치 어 때까지 다음 앵커를 통해 두 개의 나사를 조이십시오.
- Focuser 프로브 홀더 밑면에 두께 통해 구멍을 드릴 및 스레드 원통형 자석에 보안.
- 알루미늄 튜브를 통해 섬유 광학 겨냥 틀 프로브를 당겨 하 고 여분의 빠른 세트 에폭시 프로브 헤드와 알루미늄 튜브의 팁을 적용 하 여 알루미늄 튜브에 프로브를 접착제. 앞으로로 프로브 헤드, 튜브에 밀어 하지만 에폭시에서 프로브 렌즈를 두고 있는지 확인 하십시오. 빠른 설정 추가 에폭시 경화 될 때까지 기다립니다.
- 두 어셈블리를 만들고 영향 챔버에 넣어 4.4 위의 단계를 반복 합니다.
- 위치와 자석으로 받는 광섬유 바꾸기의 각도 조정 하 고 POM 홀더 1 차의 강도 diffracted 빔 전원 모니터에 의해 측정 될 때까지에 있는 두 개의 나사를 최적화.
- 전력 모니터를 분리 하 고 두 개의 수신 지닌 모든 광섬유 TDI 간섭계31에 연결.
5. 높은 온도 역 형상 정상/압력-전단 플레이트 영향 실험의 실행
- 영향 챔버의 입구에 4 개의 클램프를 강화 하 여 기본 플랜지를 확보 한 다음 보조 플랜지 볼트 폴리에스터 필름을 사용 하 여 챔버를 닫습니다.
- ~ 207 kPa에 물개 압력을 증가 하 고 플랜지에 나사를 강화 하 여 불 감 증 끝에 가스 총을 닫습니다.
- 불 감 증-엔드 진공 펌프를 켜고 대상 챔버-엔드 진공 펌프를 켭니다.
- 앞면과 뒷면의 송탄의 압력 차이 의해 발생 하는 챔버 쪽으로 송탄의 아무 모션 인지 확인 합니다. 챔버 압력에 대피 될 때까지 기다립니다 100 mTorr.
- 레이저-진폭 기반의 송탄 영향 속도 측정 시스템을 켭니다.
- 히터 표시 된 위치까지 이동 하 고 히터를 켭니다. 원하는 샘플 온도 도달할 때까지 100 ° C 단위로 히터의 온도 증가.
- 발포 기 압 ~ 1103 kPa, 덤프 챔버 및 선택에 따라 원하는 수준 부하 챔버 속도 영향. 또한, 보안 영향 약 실에 송탄 포 수 있습니다.
- 히터를 끄고 즉시 히터 위쪽으로 향해 이동 히터-잘. 샘플 표면에 송탄 열전대로 온도 측정 하는 진단 모니터에 표시 하는 온도 기록 합니다.
- 즉시 인감 밸브를 열고 릴리스 발사 덤프 0 물개 압력 강하 한 번 챔버.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
82.5 m m 내경, 길이 6 m, 가속 0.8 kg 던진 700 m/s까지 속도를 현재 실험에 사용 되었다 수 CWRU에서 단일 단계 가스 총. 그림 5 CWRU에서 수정된 가스 군 시설 사진을 보여준다. 발사, 이전 사용자 정의 설계 된 송탄 히터 확장 조각, 그림6에서 지 내게 됩니다. 확장 조각 히터-잘 활성화 송탄의 경로 밖으로 이동 하는 저항 코일 히터는 수직을 수행 합니다. 이 히터 코일 전단 플레이트를 원하는 테스트 온도에 진공에서 무료 방사선을 통해 온수를 신의 앞에서 개최 수 있습니다. 송탄 따라서 송탄 신체의 가능한 열 확장 때문에 송탄의 발작에 대 한 위험을 완화 송탄 몸으로 전단 플레이트에서 열 흐름을 완화 하는 동안 온수 전단 플레이트를 수행 하도록 설계 된 사용자 지정입니다. 사용자 지정 송탄 디자인 개요로 그림 7에 표시 됩니다. 디자인에 열쇠는 완벽 하 게 해 고 알 루미나 규 산 염, 그것의 낮은 열 전도도, 낮은 열 확장, 및 다른 상용 machinable 세라믹에 비해 우수한 탄력성에 대 한 선택에서 만든 세라믹 절연체 튜브. 원하는 테스트 온도 도달 되 면 히터 머리 수동으로 발사체의 경로에서 이동 이며 내 히터-잘 지 내게. 가스 총, 발사 직전 샘플의 온도 전단 플레이트의 전면에 부착 된 서 모 커플 프로브를 통해 기록 됩니다. 이 특정 실험에 대 한 발사체의 속도 약 100 m/s, 또한, 지속적인 가속을 가정, 그것은 목표에 도달 하는 발사체에 대 한 두 번째의 10 분의 1 단지 이상 걸립니다, 그리고 따라서, 발사 직전 기록 하는 온도 초기 샘플 온도 영향에 대 한 좋은 평가 것으로 추정. 다음, 발사 프로토콜 수행 됩니다. 불 감 증에 물개 압력에 도달 하면 대기압, 그리고 발사 압력은 발사 덤프에 때 챔버, 피스톤 로드 챔버와 총 배럴 사이 물개를 거꾸로 난민 유지. 고압 가스 빠르게 불 감 증에서 바깥쪽으로 진행 하 고 송탄을 시작할 수 있습니다. 송탄의 총 신 길이 아래로 여행 그리고 영향 챔버에 고정 된 목표물 플레이트 영향을 이루어집니다.
사용자 지정 설계 된 송탄 정상 또는 모션의 축에 경사 전단 플레이트를 수 있습니다. 그림 8 과 그림 9 개요로 표시 역 정상, 및 비스듬한 플레이트 영향 구성, 각각; 그러나, 역방향 정상적인 접시 영향 구성만 현재 원고에 설명 되어 있습니다. 그림 10 이 실험에 사용 되는 일반적인 대상 홀더 어셈블리의 사진을 보여줍니다. 회전의 자유도 전단 플레이트를 대상 접시의 정확한 맞춤을 사용합니다. 맞춤 같이 개요로 그림 11에 autocollimator와 함께에서 정밀 가공된 프리즘을 사용 하 여 수행 됩니다. 맞춤, 동안에 autocollimator에서 병렬 빔 프리즘, 대상, 전단 플레이트;의 표면에서 반영 세 번째 빔 프리즘의 내부 표면 떨어져 반영 한다. 반사 광선 남아 경우에 우대 대상 플레이트 표면, 서로 평행 하 게는 병렬 프리즘의 뒤쪽 표면에 수직. 오는 평행 광선 표면 정렬 됩니다 의미 하는 autocollimator의 십자선에 단일 이미지 형태로 수렴 다음 것입니다.
역 일반 접시 영향 체계 충격, 시에 대 한 정상적인 스트레스 전면 (제공 하는 영향 표면에 평행한 경도 스트레스 파로 플레이트의 공간 차원을 통해 여행 우대/대상 인터페이스에서 생성 되 평탄도, 그리고 병렬 처리 공차 되었습니다 만났다). 충격, 시 전압 바이어스 핀 송탄, 접지 경로 생성 하 여 수행 금속 전단 플레이트 접촉으로 올. 단락된 핀에서 신호는 기울기 수집 회로 통해 모니터링, 디지털화, 고 오실로스코프를 통해 기록. 이러한 신호 영향, 뿐만 아니라, 기울기 평면에서 최대 기울기에 관한 정량적 인 정보를 제공 하 고 또한 정상적인 모션 진단에서 녹화 신호를 하려면 오실로스코프에 대 한 트리거 펄스를 제공 합니다. 현재 연구에서 정상 결합 한에서-집을 내장 모든 광섬유 기반 고 가로 변위 간섭계는 대상 (그림 12)의 무료 표면 움직임을 모니터링 하는 데 사용 됩니다. 그림 13 는 성공적인 역방향 기하학 일반 접시 영향 실험 하는 동안 기록 된 원시 데이터를 보여 줍니다. 이 음모에 데이터 위에서 언급 한 프로토콜 올바르게 수행 된 확인 하는 수 있도록 합니다. 기울기 수집 회로 의해 제공 하는 신호는 빨간색으로 표시. 이 실험에 대 한 편 파 성과 전압 핀 단락 사이의 시간 차이 약 180 영향 중 접촉의 첫 번째, 그리고 마지막 지점 사이의 거리 약 18 µ m이 ns (주어진 발사체 100 m/s에서 여행), 그래서 영향에서 최대 기울기 측정에서 34.5 m m 볼트 원 약 0.52 mrad 했다. 맞춤 프로토콜을 만족 스럽게 수행 되지 않습니다 훨씬 큰 기울기 시간 관찰 될 것 이라고, 그리고 기울기 레벨 몇 mrad 충격파 프로필 convolute 수 보다 큰 자유 표면에서 측정. 성공적인 실험의 또 다른 표시는 첫 번째 단락된 핀과 대상 접시의 자유 표면에서 경도 파의 도착 시간에서 차이입니다. 스트레스 파 대상 플레이트 탄성 유지를 일정 한 속도로 영향 여행에서 생성 된. 이 연구에 사용 된 합금 막대, 경도 파의 속도 약 5820 m/s, 따라서 대상, 7 mm의 두께 알고 제안 경도 파 충격 후 약 1.2 µs 도착 한다. 그림 13, 경도 스트레스 파의 도착 신호 정상 동작 진단에서 취득의 빠른 비트 주파수와 진폭 변화에 의해 표시 됩니다. 경도 스트레스 파의 지연된 도착 없던 표적 격판덮개, 또는 부적 절 한 대상 어셈블리 준비의 큰 기울기를 나타낼 수 있습니다.
그림 14 대 입자 속도 다이어그램 모두에 미리가 열된 플라이어와 대상 플레이트 탄성 플라스틱 변형에 영향을 받을 수 있습니다 일반 정상적인 충격 압축 플레이트-충격 실험에 대 한 스트레스의 회로도 보여준다. 단축 변형 대상 플레이트에 대 한 모든 스트레스/입자 속도의 loci 우대에 대 한 모든 스트레스/입자 속도의 loci 검은 곡선으로 표시 하는 동안 원점 통과 검은 곡선으로 표시 됩니다. 발사체 속도에서 입자 속도 축 교차. 발사체 속도에서 입자 속도 축 교차 빨간색 곡선 샘플의 소재 시에 온도의 가능한 효과 설명 하기 위해 의미입니다. 실내 온도 샘플에 대 한 영향, 샘플/대상 인터페이스에 대상 플레이트 이동 취소 로드 상태 (1)에서 대시-도트 선 (롤리) 사면 대상 판의 경도 임피던스 크거나 다음 로드 상태 (3) 상태 (3), 샘플 접시 무부하 상태에서 (2) (3), 로드 된 상태로 사면 상태 (3)에서 샘플의 경도 임피던스 크거나 롤리 라인을 따라 이동 하는 동안에 재료. 이 두 줄 사이의 교차로 샘플/대상 인터페이스에서이 실험 중 임피던스 매칭 통해 달성 한 최대 스트레스와 속도 상태를 공개. 또한, 대상의 자유 표면에서 입자 속도 상태 샘플/대상 인터페이스 영향에서 스트레스/입자 속도 국가 접시,이 상태 (4)로 표시. 낮은 경도 음향 임피던스 샘플에 대 한 영향, 것 달성 상태 (5), (3) 샘플/대상 인터페이스에 따라서, (6), (4) 대상의 자유 표면에서의 변화에 따라서, 이것 어떻게 약간의 변화를 보여줍니다 샘플의 경도 음향 임피던스에 대상 접시의 자유 표면에서 입자 속도 모니터링 하 여 감지 않습니다.
참고, 대상의 자유 표면에서 입자 속도 적어도 두 번 샘플/대상 인터페이스에서 입자 속도의 하지만이 요소 플라스틱 파 전파 속도의 기능으로 따라서, 스트레스 상태 변경 샘플에서 / 7 을 사용 하 여 대상 인터페이스 추정
어디 
은 불연속화 시간 간격으로 표시 됩니다 
h 샘플링 속도 오실로스코프 (1010 /s x 2.5)의 역은, 
L은 대상 플레이트의 두께 
는 평균 스트레스 종속 속도 당시 자유 표면에서 측정 대상 접시에 플라스틱 전파의 . 
, 및 
대상 플레이트의 밀도 탄성 경도 파 속도 각각, 그리고 
대상 접시의 자유 표면에서 측정 된 입자 속도. 또한, 측정된 자유 표면 입자에서 속도 해당 하는 속도 고원 (상태 (3)), 우대 (샘플)의 경도 음향 임피던스를 예상할 수 있는32 를 사용 하 여
그림 15 는 정상적인 모션 진단에서 얻은 자유 표면 입자 속도 추적을 보여 줍니다. 이 추적은 처음 뒤에 실험의 기간을 통해 지속 되는 플라이어와 대상 판 사이 임피던스 일치에서 결과 고원, 영향의 역학에 관련 된 속도에 비교적 날카로운 상승 명단. 초기 속도 상승 반면, 충격 고원에 속도 대상 및 전단지 판 사이의 임피던스 정합 관련 동적 강도 및 대상 격판덮개 물자의 초기 플라스틱 흐름에 직접 관련이 있습니다. 명확 하 게 그림 웨이브 프론트 및 입자 속도 고원에서 입자 속도 점차적으로 감소 온도 증가, 제안 가능한 열 연 및 단조 감소 경도 임피던스의 기능으로 온도와 샘플 재료입니다.
그림 16, 일반 무료 표면 입자 속도 추적에서 얻은 쇼 역 형상 상업 순도 다 마그네슘에 정상적인 접시 영향 실험 수행에 더 재미 있는 결과 볼 수 있습니다. 그러나 마찬가지로, 그림 15, 그림 16(a) 온도 (즉, 617, 630 ˚C),이 수준 이상에서 23-610 ˚C,,의 범위에서 온도 증가 함께 충격 고원에서 단조 감소 입자 속도 표시는 이 추세의 반전 명확 하 게 관찰 될 수 있다. 입자 속도에서이 증가 제안 샘플 자료의 충격 임피던스 증가 또한, 재료의 탄성 상수 증가 온도, 다음이 충격 임피던스 증가의 기능으로 감소 하 경우, 항복 강도 및 샘플 자료의 플라스틱 계수 증가 건의 한다. 그림 16(b) 충격 고원에서 입자 속도 증가 입자 속도 추적에서 초기 상승에 걸쳐 입자 속도 수준에 증가 동반 된다 볼 수 있습니다 보고 신중 하 게, 하와 상관 관계가 있는 샘플/대상 인터페이스 샘플 자료의 초기 소성 중에 스트레스 수준. 그림 17 의 테스트 후 표본의 영향 표면 횡단면의 현미경을 보여줍니다. 이미지 표시 온도 증가 결과로 미세에 두 눈에 띄는 효과. 첫째, 이미지 그레인 증가 샘플 온도 예상 되는 숙성을 보여줍니다. 그러나, 이미지 또한 트윈 밴드 형성, 표 기능 또는 곡물을 극복 하는 유한 폭 선으로 명단에 변화를 보여줍니다. 23-500 ˚C에서 배열 하는 온도에 해당 하는 이미지를 보고 신중 하 게, 트윈 밴드에 명확한 감소 온도 증가 함께 관찰 된다. 그러나, 더 높은 온도에서 (즉, 610, 617, 630 ˚C)이 트윈 밴드의 재 출현은 관찰, 트윈 밴드 형성이 온도 범위 끝 후자에 선호는 제안. 때문에 마그네슘에 플라스틱 개 악은 트윈 밴드과 슬립의 경쟁 메커니즘을 통해 수용 된다, 그것은 그럴 듯 하 게 높은 테스트 온도 경우에서 선호 트윈 밴드 형성 슬립 더 어려운 되고있다 제안 이러한 조건.
그림 1: 일반적인 전단 플레이트와 대상 플레이트 어셈블리의 도식. 이 그림 간단한 전단지 및 대상 플레이트 어셈블리 존재 실험적인 구성에 사용 된 회로도 보여 줍니다. 이러한 부품을 준비 하기 위한 심층 프로토콜 단계 1.1-1.7에에서 자세히 나와 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2: 평탄도 측정 방법의 사진. 이 그림 평탄도 측정 판에 녹색 단색 광원의 표면에 평평 한 광 배치 하 여. 평탄도 정량 (한) 여 수 샘플, 또는 (b)의 표면에 빛 밴드의 곡률 직경에 걸쳐 밴드의 수를 계산 하 여 관찰. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3: 장비를 확보 하는 평지의 사진. 이 그림 대상 플레이트와 알루미늄 링 부드럽게 손을 있도록 대상과 반지에 적용된 압력 방지 에폭시 밖으로 누출에서 강화는 3 개의 나사를 사용 하 여 편평한 강철 단계로 보안 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4: 송탄 디자인의 구성 요소의 사진. 이 그림에서는 사용자 지정 열 송탄의 어셈블리의 구성 요소를 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 5: CWRU에서 가스 총 시설. 이 그림에 단일 단계 가스 총 시설 케이스 서쪽 예비 대학에서의 사진입니다. 빨간색으로 표시 이며 사용자 정의 설계 된 난방 시스템 기존 총 배럴 있는 동료 수 있습니다 원하는 온도 조건을 송탄에이. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6: 난방 시스템의 회로도. 이 그림은 높은 압력 단일 단계 가스 총 불 감 증에 연결 된 난방 시스템의 회로도 보여준다. 사용자 지정 확장 조각 있는 축과 회전의 자유도와 줄기에 저항 히터 코일 히터-잘 통합 되어 있습니다. 이 코일 발사체와 라인을 이동할 수 있으며 열 얇은 금속 표본 발사 전에 1000 ° C 이상의 온도에 송탄의 앞에서 개최. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 7: 내 열 송탄의 도식. 이 그림은 현재 실험적인 구성에 사용 된 송탄의 회로도 보여준다. 알 루미나 규 산 염 관 송탄 몸, 송탄 신체의 가능한 열 확장 때문에 총 신 내에서 송탄의 발작의 위험을 최소화 하는 온수 얇은 금속 시료에서 열 흐름을 완화 하는 데 도움이 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 8: 높은 온도 역 구성 일반 접시 영향 실험의 회로도. 송탄 온수 전단 플레이트를 들고 총 신 아래 추진 하 고 대상 어셈블리와 충돌 했다. 충격, 시 대상 플레이트 플러시 lapped 핀 트리거 펄스를 제공 하 고 표적 격판덮개의 자유 표면 모션 사용자 정의 내장된 PDV를 통해 모니터링 하는 동안 진단, 기울기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 9: 일반적인 대칭 경사 판 영향 실험의 회로도. 이 구성에서 전단 플레이트는 충격에 영향 표면 정상에 모션의 정상적이 고 가로 구성 요소를 제공 하는 모션의 축에 경사 된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 10: 일반적인 대상 홀더 어셈블리의 사진. 이 그림에 전형적인 대상 홀더 어셈블리 중 정상 또는 오블리크 플레이트 충격 실험을 위해 사용. 센터에 표시 된 대상 어셈블리 POM 핀을 통해 대상 소유자에 연결 하 고 회전의 자유도 수를 정확 하 게 정렬 사용. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 11: 프리즘 맞춤 구성표. 이 그림에 autocollimator와 함께에서 높은 정밀 직각 프리즘을 사용 하 여 고객 및 대상 번호판에 대 한 맞춤 계획의 그림입니다. 병렬 광선 (빨간색으로 표시)는 autocollimator에서 프리즘, 대상, 전단 플레이트의 표면에서 반영, 세 번째 빔 프리즘의 내부 표면에의 반영 한다. 반사 광선 (블랙 참조), 서로 평행 하 게 프리즘의 뒤쪽 표면에 수직인 우대 대상 플레이트 표면 그 주어진 병렬 처리를 유지 합니다. 오는 평행 광선은 autocollimator의 형태로 십자선에 단일 이미지를 수렴. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 12: 모든 광섬유 기반 사용자 지정의 회로도 결합 정상 가로 변위 간섭계 시스템. 이 구성 사용 수정된 PDV, 모두 대상 플레이트의 정상적인 동작을 모니터링 하 고 여러 개의 순서를 만드는 대상의 자유 표면에 홀로그램 격자를 밝히는 게 빔 diffracted 파란색으로 표시 합니다. 이 광선 (일반적으로 첫 번째 순서)을 섬유에 다시 결합 하 고 결합 하 여 대상 판의 가로 모션에 비례 비트 주파수 변화를 만들 수,이 빨간색으로 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 13: 전형적인 일반 접시에서 원시 데이터 영향 실험. 이 그림은 전형적인 역 형상 정상적인 접시 영향 실험 기간 동안 얻은 기록된 신호를 보여준다. 빨간색에서 신호에서에서 가져온 영향 동안 알루미늄 반지에 연결 된 단락된 전압 바이어스 핀 표시. 첫 번째 및 마지막 단락된 핀 사이의 시간 차이 영향에서 최대 기울기의 견적 주고는 핀은 단락 순서 사용 만들어질 기울기 비행기에 관한 견적. 블랙에서 신호에서에서 얻은 우리의 정상적인 모션 진단 표시, 여기 비트 주파수 변이 관련 대상 접시의 자유 표면의 정상적인 움직임. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 14: 역방향 구성 일반 접시 영향 실험에 대 한 입자 속도 다이어그램 대 스트레스. 이 그림에 온도 상승된 반전 형상 정상적인 접시 영향 실험에 대 한 입자 속도 다이어그램 대 스트레스입니다. 곡선 중심으로 원산지 세부 모든 스트레스 상태의 등방성 대상 접시 달성 로커 스 반면 모든 로커 스 V0 세부 사항에서 시작 하는 곡선 상태, 실내 온도에 샘플 자료에 대 한 또한, 빨간 곡선 Vo 교차 온도 증가의 가능한 효과 보여 의미입니다. 실내 온도 샘플에 대 한 영향, 시 대상 플레이트 이동 취소 로드 상태 (1)에서 로드 된 상태 (3), 영향을 미리가 열된 샘플에 대 한 만든 경우 대상에서에서 이동할 것 이다 상태 (1) 상태 (5), 따라서, 자유 표면 이동 하는 반면 (6) (4)에서 입자 속도 상태. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 15: 현재 실험적인 구성에 대 한 일반 무료 표면 속도 기록. 이 그림에 정상적인 모션 진단에서 얻은 자유 표면 입자 속도 추적입니다. 이 추적은 처음 뒤에 실험의 기간을 통해 지속 되는 플라이어와 대상 판 사이 임피던스 일치에서 결과 고원, 영향의 역학에 관련 된 속도에 비교적 날카로운 상승 명단. 초기 속도 상승에 관한 직접 전단지/대상 인터페이스에 알 샘플에 스트레스 충격 발전, 충격 고원에 속도 임피던스와 관련 된 반면 대상 전단지 사이 접시 일치. 전반적으로, 감소 하는 온도 증가 함께, 전체 입자 속도 플롯 쇼가 가능한 열 연 화 현재 로드 상태에서 시료의 제안. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 16입니다. 일반 무료 표면 입자 속도 추적 상업 순도 다 마그네슘에 수행 하는 실험에서 얻은. 그러나 (a) 쇼 충격 고원까지 방에서 610 ˚C, 온도 입자 속도 감소 하는 단순하게 더 높은 온도에서 (617, 630 ˚C), 추세 반전. (b) 입자 속도에서이 증가 입자 속도 추적의 초기 상승에서 또한 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 17입니다. 사후 영향의 횡단면의 미 이미지 테스트 표본. 이미지 표시 온도 증가 결과로 샘플의 미세에 두 눈에 띄는 효과. 첫째, 이미지 표시 샘플 온도 증가 함께 숙성 곡물 이지만 더 재미 있는 표 기능이 나 곡물을 극복 하는 유한 폭 라인으로 매니 페스트 트윈 밴드 형성에 변화. 그러나 위해 23-500 ˚C, 트윈 밴드 형성 감소에서에서 배열 하는 온도 관찰할 수 있다,, 온도로 증가 된다이 시점 이후 (즉, 610, 617, 630 ˚C) 트윈 밴드의 재 출현을 명확 하 게 관찰 된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
방법 및 프로토콜 제대로 고온에서 역방향 기하학 일반 접시 충격 실험을 수행 하기 위한 절차를 자세한 위의 밝혔다. 이 방법에서는, 우리는 축과 회전의 자유도와 저항 히터 코일 집 케이스 서쪽 예비 대학에서 기존 가스 총의 높은 압력 (불 감 증) 끝에 총 신에 대 한 사용자 지정 수정 확인 합니다. 저항 히터 코일 시스템 발사 전에 얇은 알루미늄 표본을, 근처 (640 ° C), 초과 녹는 온도에 열 히터 저항 송탄의 프런트 엔드에 개최 수 있습니다. 주택 내 열 송탄 함께 적응 히터를 사용 하 여, 온도 상승된 접시 영향 실험 때와 같은 기존의 접근 방식을 활용 하 여 특별 한 실험적인 고려 사항에 대 한 필요 없이 수행 했다 원격에 대 한 필요성 기울기 조정 난방 과정 대상 및 전단 플레이트의 병렬 처리를 유지 하기 위한 실시간 피드백. 전반적으로, 새로운 접근은 크게 전통적인 접근에 비교 될 때 프로토콜 섹션에서 단계의 수를 줄일 수 있습니다.
실험 프로토콜 섹션에서 우리에 필요한 단계를 자세히 설명: 1) 샘플 및 대상 소재 준비, 플라이어 및 대상 번호판 신중 하 게 가공 된 lapped, 및 광택을 병렬 처리 및 평탄도 허용 오차 내에 필요한 고 전면 충분히 영향 표면; 평행 평면 파의 생성 2) 어셈블리의 사용자 지정 열 송탄 송탄 몸으로 하 고 총 신에 열 흐름을 완화 하는 동안 온수 샘플 접시를 확보 능력이. 또한, 송탄 주택 총에서 기존 키 방식에는 동료의 총 신 길이 아래로 그것의 여행 동안 전체 송탄 어셈블리의 회전을 방지 하기 위해 배럴 키. 마지막으로, 단계에서 3-5 우리 선발 실험, 전에 샘플 및 대상 번호판의 맞춤 프로토콜 난방 전단 플레이트 (샘플) 및 실험의 실행. 다음 섹션에서 우리는 그림 1에서 제공 하는 원시 데이터에서 프로토콜의 정확도 수 확인 하는 방법을 보였다. 마지막으로, 우리는 성공적인 온도 상승된 일반 플레이트에서 결과 샘플/대상 인터페이스 뿐만 아니라, 온도 의존 경도 음향에서 스트레스/입자 속도의 측정에 미치는 영향 실험 제시 시료의 임피던스입니다.
가까운 장래에, 송탄 디자인에 적절 한 조정,이 방법은 더 높은 온도 플레이트 영향 실험, 근처에 높은 융 점 재료의 동적 소재 동작을 프로 빙에 사용 하면 어떤 수 있도록 예정입니다. 녹는 온도. 이 접근의 다양성을 감안할 때, 여러 가지 실험적인 구성 동적 소재 동작 보드 공부 하 사용 됩니다. 예를 들어 고온 역 형상 플레이트 영향 실험 충격파의 측정을 적당 하 게 디자인 될 수 있다 온도, 압력-전단 플레이트 영향 실험 평가를 수행할 수 있지만 증가에서 금속에 속도 큰 긴장과 매우 높은 전단 속도에서 동적 없던.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
저자는 미국 에너지 부 통해는 청 지기 과학 학술 얼라이언스 DOE/NNSA (DE NA0001989와 DE NA0002919)이 연구에서 재정 지원을 인정 하 고 싶습니다. 마지막으로, 저자는 현재와 미래의 수사에 겪고 노력 지원 그들의 협력에 대 한 로스 알라모 스 국립 연구소를 감사 하 고 싶습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 99.999% commercial purity polycrystalline aluminum | Goodfellow | AL007970 | Material for flyer plate (sample) |
| H13 tool steel | Fabrication Center of CWRU | N/A | Material for the sample holder |
| Solution treat & age Inconel 718 alloy | High Temp Metals | N/A | (1.005/1.015)" Dia x 24", Material for target plate |
| Photoresist S1805 | MicroChem | N/A | Material of the photoresist for holographic grating |
| Developer CD-26 | MicroChem | N/A | Developer to the photoresist for holographic grating |
| Aluminum 6063 tube | McMaster-Carr | 4568T19 | Material for the ring in target assembly |
| Black Delrin (R) Acetal Resin Rod (4-1/2" Dia.) | McMaster-Carr | 8576K81 | Material for the Delrin holder in target assembly |
| White Delrin (R) Acetal Resin Rod (1/4" Dia.) | McMaster-Carr | 8572K51 | Material for the Delrin pins in target assembly |
| Aluminum 6061 tube | McMaster-Carr | 9056K24 | Material for the body in projectile assembly |
| Aluminum 6061 rod | McMaster-Carr | 8974K88 | Material for the cap in projectile assembly |
| Teflon sheet | McMaster-Carr | 8711K98 | Material for the key |
| LAVA-FF - Alumina Silicate disc | Technical Products | CWR-033116-1 | |
| LAVA-FF - Alumina Silicate tube | Technical Products | ALR11515 | |
| Alumina Pan Slotted Head Bolt | Ceramco | A83200PANSLT0.500 | |
| 409 N70 Buna-N O-ring | The O-ring Store | B70409 | |
| Loctite Hysol 9412 adhesive | Loctite | 83107 | |
| High Temperature Cements | OMEGA Engineering | OB-300 | |
| Extra fast-set epoxy | Ellsworth | 4001 | |
| Mylar sheet | McMaster-Carr | 8567K94 |
References
- Davies, R. M. A critical study of the Hopkinson pressure bar. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 240, 375-457 (1948).
- Kolsky, H. An investigation of the mechanical properties of materials at very high rates of loading. Proceedings of the Physical Society. Section B. 62, 676 (1949).
- Gilat, A., Cheng, C. -S. Torsional split Hopkinson bar tests at strain rates above 104s− 1. Experimental Mechanics. 40, 54-59 (2000).
- Harding, J., Wood, E., Campbell, J. Tensile testing of materials at impact rates of strain. Journal of Mechanical Engineering Science. 2, 88-96 (1960).
- Clifton, R. J., Klopp, R. W. Pressure-shear plate impact testing. Metals handbook. 8, 230-239 (1985).
- Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. Mechanical Response of 99.999% Purity Aluminum Under Dynamic Uniaxial Strain and Near Melting Temperatures. International Journal of Impact Engineering. 113, 180-190 (2017).
- Wang, T., Zuanetti, B., Prakash, V. Shock Response of Commercial Purity Polycrystalline Magnesium Under Uniaxial Strain at Elevated Temperatures. Journal of Dynamic Behavior of Materials. 3, 497-509 (2017).
- Dike, S., Wang, T., Zuanetti, B., Prakash, V. Dynamic Uniaxial Compression of HSLA-65 Steel at Elevated Temperatures. Journal of Dynamic Behavior of Materials. 3, 510-525 (2017).
- Okada, M., Liou, N. -S., Prakash, V., Miyoshi, K. Tribology of high speed metal-on-metal sliding at near-melt and fully-melt interfacial temperatures. Wear. 249, 672-686 (2001).
- Prakash, V., Clifton, R. J. Fracture Mechanics: Twenty Second Symposium (vol. 1). , Astm Special Technical Publication. (1992).
- Prakash, V., Mehta, N. Uniaxial Compression and Combined Compression-and-Shear Response of Amorphous Polycarbonate at High Loading Rates. Polymer Engineering and Science. 52, 1217-1231 (2012).
- Lee, Y., Prakash, V. Dynamic fracture toughness versus crack-tip speed relationship at lower than room temperature for high strength 4340VAR structural steels. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 46, 1943-1967 (1998).
- Lee, Y., Prakash, V. Dynamic brittle fracture of high strength structural steels under conditions of plane strain. International Journal of Solids and Structures. 36, 3293-3337 (1999).
- Yuan, F., Prakash, V., Lewandowski, J. J. Shear yield and flow behavior of a Zirconium-based bulk metallic glass. Mechanics of Materials. 42, 248-255 (2010).
- Shazly, M., Prakash, V., Draper, S. Mechanical behavior of Gamma-Met PX under uniaxial loading at elevated temperatures and high strain rates. International Journal of Solids and Structures. 41, 6485-6503 (2004).
- Klopp, R., Clifton, R., Shawki, T. Pressure-shear impact and the dynamic viscoplastic response of metals. Mechanics of Materials. 4, 375-385 (1985).
- Arvidsson, T. E., Gupta, Y., Duvall, G. E. Precursor decay in 1060 aluminum. Journal of Applied Physics. 46, 4474-4478 (1975).
- Gilat, A., Clifton, R. Pressure-shear waves in 6061-T6 aluminum and alpha-titanium. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 33, 263-284 (1985).
- Barker, L., Hollenbach, R. Shock wave study of the α⇄ε phase transition in iron. Journal of Applied Physics. 45, 4872-4887 (1974).
- Shazly, M., Prakash, V. Shock response of a gamma titanium aluminide. Journal of Applied Physics. 104, 083513 (2008).
- Yuan, F., Prakash, V., Lewandowski, J. J. Spall strength and Hugoniot elastic limit of a Zirconium-based bulk metallic glass under planar shock compression. Journal of Materials Research. 22, 402-411 (2007).
- Yuan, F. P., Prakash, V., Lewandowski, J. J. Spall strength of a zirconium-based bulk metallic glass under shock-induced compress ion-and-shear loading. Mechanics of Materials. 41, 886-897 (2009).
- Prakash, V. A pressure-shear plate impact experiment for investigating transient friction. Experimental Mechanics. 35, 329-336 (1995).
- Kumar, P., Clifton, R. Optical alignment of impact faces for plate impact experiments. Journal of Applied Physics. 48, 1366-1367 (1977).
- Prakash, V. Time-resolved friction with applications to high speed machining: experimental observations. Tribology Transactions. 41, 189-198 (1998).
- Frutschy, K., Clifton, R. High-temperature pressure-shear plate impact experiments using pure tungsten carbide impactors. Experimental mechanics. 38, 116-125 (1998).
- Frutschy, K., Clifton, R. High-temperature pressure-shear plate impact experiments on OFHC copper. Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 46, 1723-1744 (1998).
- Zaretsky, E., Kanel, G. I. Effect of temperature, strain, and strain rate on the flow stress of aluminum under shock-wave compression. Journal of Applied Physics. 112, 073504 (2012).
- Grunschel, S. E. Pressure-shear plate impact experiments on high-purity aluminum at temperatures approaching melt. , Brown University. (2009).
- Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. A Novel Approach for Plate Impact Experiments to Determine the Dynamic Behavior of Materials Under Extreme Conditions. Journal of Dynamic Behavior of Materials. 3, 64-75 (2017).
- Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. A compact fiber optics-based heterodyne combined normal and transverse displacement interferometer. Review of Scientific Instruments. 88, 033108 (2017).
- Zuanetti, B., Wang, T., Prakash, V. Mechanical response of 99.999% purity aluminum under dynamic uniaxial strain and near melting temperatures. International Journal of Impact Engineering. 113, 180-190 (2018).
- Duffy, T. S., Ahrens, T. J. Compressional sound velocity, equation of state, and constitutive response of shock-compressed magnesium oxide. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 100, 529-542 (1995).
- Tan, Y., et al. Hugoniot and sound velocity measurements of bismuth in the range of 11-70 GPa. Journal of Applied Physics. 113, 093509 (2013).
