Summary
Burada, yüksek sıcaklık ters normal plaka etkisi ve kombine basınç-makaslama plaka etkisi yürütmek için yeni bir yaklaşım detaylı bir protokol mevcut. Yaklaşım ısıya dayanıklı bir sabot ön uç istenilen sıcaklık için düzenlenen bir örnek ısıtmak için bir makat uç direnç bobin ısıtıcı kullanımı içerir.
Abstract
Normal ve/veya kombine basınç-makaslama plaka etkisi deneyler kadar 1000 ° C sıcaklıklarda test için yeni bir yaklaşım sunulmaktadır. Birkaç özel deneysel sorunlar benzer deneyler yaparken karşı karşıya azaltıcı malzemeleri termomekanik aşırı altında dinamik davranışı sondalama doğru amaçlı yüksek sıcaklık plaka-etkisi deneyler yöntem sağlar geleneksel plaka etkisi yaklaşımı kullanarak. Özel uyarlamalar makat sonuna kadar bir tek kademeli gaz tabancası Case Western Reserve Üniversitesi'nde yapılmaktadır; Bu uyarlamalar stratejik yüksek tolerans sağlarken varolan namlusunu çiftleşmek için tasarlanmıştır SAE 4340 çelikten bir uzantısı hassas işlenmiş parça dahil geçişli ve kama yuvası için maç. Uzatma parça bir dikey silindirik kalorifer-hangi bir ısıtıcı montaj evler de, içerir. Bir direnç bobin ısıtıcı kafa, sıcaklığa kadar 1200 ° C, yüksekliğe özgürlüklerin Aksiyel/dönme derece ile dikey bir kök bağlı olduğu; Bu ince metal numuneler ısıya dayanıklı bir sabot düzgün istediğiniz test sıcaklıklara çapı arasında ısıtmalı ön uç düzenlenen sağlar. (Bu durumda, örnek) el ilanı plaka hedef sonunda silah varil yerine makat sonunda Isıtma tarafından birkaç kritik deneysel sorunlar engellenebilir. Bu içerir: 1) hedef plaka uyum hedef sahibi derleme; çeşitli bileşenlerinin termal genişlemesi nedeniyle Isıtma sırasında ciddi değişiklikler 2) tanılama öğeleri nedeniyle ortaya çıkan sorunları (i.e., polimer sanal ızgaralar ve optik sondalar) olmak çok yakın ısıtmalı hedef derlemeye; 3) hedef plakaları nerede örnek arasında çok önemli toleransları bağ katmanı, optik bir penceresi ve yüksek sıcaklıklarda korumak için giderek daha zor hale pencere için ortaya çıkan sorunlar; 4) durumunda of sıkıştırma-makaslama plaka etkisi deneyler, yüksek sıcaklığa dayanıklı kırınım ızgaralar hedef ücretsiz yüzeyde enine parçacık hız ölçme gereksinimini kombine; ve 5) sınırlamalar empoze üzerinde çarpma hızı zaman profil yumuşatıcı ve muhtemelen sınırlayıcı hedef plakaları verimli termal nedeniyle karşı ölçülen ücretsiz yüzey hız kesin yorum için gerekli. Yukarıda belirtilen uyarlamalar kullanarak, biz örnek sıcaklık aralığı, ticari saflıkta alüminyum üzerine ters geometri normal plaka etkisi deneylerin sonuçlarını bir dizi mevcut. Örnek sıcaklıklar artan yumuşatma malzemeden işaret etmektedir etkilenen durumda, parçacık hızları azalan bu deneyler gösteri (sonrası verim akışı stres azalma).
Introduction
Mühendislik uygulamalarında malzemeler çok çeşitli statik veya dinamik deformasyon ve erime noktası yakınındaki odasından değişen sıcaklıklarda yüksek düzeyde ile birleştiğinde doğada koşullarına tabi. Bu termomekanik büyük altında malzeme davranışı büyük ölçüde değişebilir; Böylece, neredeyse bir yüzyılı aşkın süredir, çeşitli deneyler dinamik yanıt ve/veya diğer özellikleri rejimler1,2,3 yükleme altında kontrol ederken malzeme davranış sondalama doğru amaçlı geliştirilmiştir , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14. düşük orta gerilim oranları (10-6-10 0/s) olarak, yüklenen metaller için servo-hidrolik ya da hassas vida malzeme yanıt okumak için kullanılan evrensel test etme makineleri tabi çeşitli yükleme modları ve deformasyon düzeyde. Ama uygulanan yük artış oranları Orta gerilim oranları (i.e., > 102/s), deneysel diğer teknikleri mekanik yanıt yoklama için gerekli hale. Örneğin, 103/s oranları 5 × 10'a kadar yükleme,4/s tam boyutlu veya Split-Hopkinson basınç çubukları Etkinleştir8,15yapılacak bu tür ölçümleri küçültülmüş.
Geleneksel olarak, hafif gaz-silah ve/veya patlama tahrik plakası etkisi deneyler dinamik esnememe ve spallation gibi diğer olgu çalışma veya çok yüksek gerilim oranları ile oluşan dönüşüm faz için kullanılmıştır (105-10 7/s)16,17,18,19,20,21,22veya yüksek basınç ve dinamik yükleme oluşur. Alışıldığı, başlangıçta sonunda makat-gaz-gun, sonra seyahat namlu uzunluğu ve bir dikkatli bir şekilde hizalanmış sabit hedef plaka ile çarpışmak için yapılan bir sabot tarafından taşınan bir el ilanı plaka lansmanı plaka etkisi deneyler dahil etkisi odası. Etkisi sonucu olarak normal ve/veya kombine basınç ve yamultma vurguluyor el ilanı/hedef arayüzü, hangi Plakaların boyuna ve enine boyuna ve/veya kombine stres dalgalar olarak mekansal boyutları gezinir oluşturulur. Bu dalgalar hedef plaka arka yüzeyde varış genellikle dalgaboyu teknikleri izlenir hedef plaka anlık ücretsiz yüzey parçacık hızını etkiler. Ölçülen parçacık hız zaman geçmiş karşı yorumlayabilmek izin vermek için uçak-dalgalar etkisi yüzeyi açık bir paralel ile etkisi14,23oluşturulması gereklidir. Eski, etkisi emin olmak için bir etkisi tilt açılı bir milli-Taliban12,24, düzlük yüzeylerin etkisi ile sırasına birkaç mikrometre5,25' den daha iyi olmalıdır.
Plaka etkisi deneyler araştırmalar termomekanik aşırı26,27,28,29genişletmek için malzeme davranış sağlayan Orta basınç buhar kazanlar içerecek şekilde adapte olması. Bu uyarlamalar genellikle ek bir indüksiyon bobini, ya da gaz tabancası hedef sonuna bir direnç ısıtıcı öğesinin içerir; Bu uyarlamalar deneysel olarak mümkün olduğu gösterilmiştir rağmen yaklaşım dikkatli dikkat edilmesi gereken noktalar gerektiren özel deneysel sorunlar doğal olarak yol açar. Bu deneysel komplikasyonlar bazıları diferansiyel termal genleşme hedef sahibi derleme ve/veya hizalama fikstür çeşitli bileşenlerinin gerçek zamanlı olarak hizalama ayarları gerektirir hedef (örnek) plaka ısıtma iken, genellikle örnek ve hedef plaka arasında çok önemli parallelism en büyük ölçüde dayanıklılık sağlamak için sürekli geribildirim araçlarla uzaktan kumandalı hizalama ile yaptı. Basınç-makaslama plaka etkisi deneysel düzeni söz konusu olduğunda, örnek Isıtma geleneksel polimer ızgaralar gerektirir ücretsiz yüzey enine parçacık hızlı izlemek için yüksek sıcaklığa dayanıklı Metalik kafes bezi tarafından yerine hedef plaka. Yüksek baskı hızı basınç-makaslama plaka etkisi yapılandırma, nerede özel hususlar-ebilmek var olmak gerekli kombine gibi Ayrıca, Isıtma örnek sınırlamalar içinde deneysel bazı programları, istihdam çarpma hızı ekleyebilirsiniz deneysel sonuçlar kesin yorumu önlemek için hangi ön ve arka hedef akustik empedans kullanarak hangi tabaklar hesaplanır sıcaklık bağımlı olabilir. Son olarak, diğer deneysel düzenleri için hangi optik bir pencere, toleranslar örnek, bağ katmanı ve/veya yüksek sıcaklık19, korumak için giderek daha zor hale kaplamalar arasında hedef plakalı gerektirir.
Yukarıda belirtilen deneysel sorunları hafifletmek için varolan tek kademeli gaz-Case Western Reserve Üniversitesi (CWRU)7,30,31,,32 bulunan silah için özel uyarlamalar yapmış . Bu değişiklikler ince metal numuneler ısıya dayanıklı bir sabot yüksek sıcaklık normal ve/veya kombine basınç-makaslama plaka etkisi deneyler olmak izin aşan 1000 ° C, ateş önce ısıya ısıtmalı ön uç düzenlenen etkinleştirmek yürütülen. Aksine en yüksek sıcaklık plaka etki çalışmaları için istihdam geleneksel yaklaşımlar, birkaç yukarıda açıklanan deneysel sorunları hafifletmek için bu yöntem gösterilmiştir. Örneğin, bu yaklaşım feasibly uzak tilt ayarlama30ihtiyacını veya deneme sırasında tilt değişiklikleri izlemek için ek optik öğeleri olmadan bir milli Taliban tilt açıları elde etmek için kullanılmıştır. Hedef plaka ortam sıcaklığı altında kalır, ikinci olarak, bu yöntem özel yüksek sıcaklığa dayanıklı holografik kafes bezi ihtiyacını eğik etkisi deneylerde enine parçacık hız ölçümü için gerektirmez; Ayrıca, daha yüksek etkisi hızları-ebilmek var olmak kullanmak hedef verimli riski plaka ve böylece, deneysel sonuçların yorumlanması karmaşıklığı azaltmak. Eklemek için bu yaklaşım bize-Up ilişkiler için bir seçim örnek malzeme sağlayan yüksek sıcaklık ters-geometri normal plaka etkisi deneyler gerçekleştirmek için kullanılabilir. Bunlar empedans Uyarlayıcıları teknikleri veya buna ek olarak, rarefaction fan yapılan değişikliklerle ilgili bilgileri örnek şok hızı için boşaltma33sırasında,34 taşımaya örnek arka yüzeyinden bir analizini elde edilebilir . Yüksek sıcaklık kombine basınç-makaslama plaka etkisi yapılandırmada, bu yaklaşım en çok geniş bir sıcaklık ve plastik deformasyon aralığı ve 107/s bağlı olarak en fazla zorlanma-gore belirlenmesi için ince filmlerin dinamik esnememe sağlar. ince numune16,27,29kalınlığı.
Yukarıda tartışılan bir tipik yüksek sıcaklık plaka etkisi deney yapmak için gerekli protokolleri sunacak. Bu mevcut tekniği kullanarak elde temsilcisi sonuçları bölümünde adanmış tarafından takip edilecektir. Son olarak, sonuçları bir tartışma bir sonuca önce sunulacak.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. örnek ve hedef malzeme hazırlama
Not: aşağıdaki iletişim kuralında, daha sonra ters geometri normal plaka etkisi deneyde kullanılacak örnek ve hedef malzemeleri hazırlamak için gereken adımları ayrıntılı olacaktır. Bu kurulum, bir sabot önünde düzenlenen bir el ilanı plaka (aynı zamanda örnek), bir tek kademeli gaz tabancası ile başlatılan ve gaz tabancası hedef odasında yer alan bir sabit hedef plaka etkisi yaptı. Aşağıdaki iletişim kuralında tanımlanan bir tipik el ilanı ve hedef plaka montaj şematik resim 1' de gösterilen.
- Daha sonra el ilanı tabak (örnek) kullanılacak diskler içine bir % 99.999 ticari saflık polikristalin alüminyum çubuk bölüm.
Not: Bu yüksek sıcaklık ve iş parçasına kalıntı gerilmeler önlemek için yavaş hız testere kullanarak yapılabilir. - Yüz ve örnek diskleri bir torna 76 mm çapında ve 5.6 mm kalınlığında açın.
- Üç equispaced 62 mm çapı kalın daire daha sonra takunya örnekleri güvenliğini sağlamak için kullanılacak örnek disklerdeki üzerinde çapı 5 mm delik.
- Her iki örnek plakaların örnekleri çapı neredeyse 10 µm düzlük ve parallelism en büyük ölçüde toleransları ulaşmak için eziyet.
- Görece kaba partikül büyüklüğü (10-20 µm) ile ticari bir alıştırma makinasıyla örnek plaka yüzeylerde kaba kucak gerçekleştirin.
Not: disk çapı arasında bütünlük gösteren bir bile sıkıcı gri lapped yüzeyler ulaşana kadar bir ağırlık bu adımda eklenebilir. - Dikkatle lapped örnekleri herhangi bir kalıntı parçacıklar ve mineral yağ kaldırmak için etanol kullanarak temizleyin. Sonra her iki yüzey 1 µm elmas yapıştırın üzerinde parlatma bir bez kullanarak örnek plakaların Lehçe.
- Örnekleri düzlük bir yeşil monokromatik ışık kaynağı16altında ilgi bir optik düz yüzeyi ile temas yoluyla ışık bantları gözlemleyerek kontrol edin.
Not: Düzlemsellik örnek yüzeyde bantları hafif eğriliği gözlemleyerek veya Şekil 2' de gösterildiği gibi çapı arasında sayılması bantları sayısal.- Hareket-Tarih 3 bantları ışık varsa bir sonraki adıma veya daha az bir düzlük, yaklaşık 2 µm. Aksi takdirde, adımları yineleyin 1.4.1 - 1.4.3 3 ışık bantları kadar veya daha iyi elde edilir gösteren örnek çapı arasında görülür.
- Görece kaba partikül büyüklüğü (10-20 µm) ile ticari bir alıştırma makinasıyla örnek plaka yüzeylerde kaba kucak gerçekleştirin.
- Hedef plakalar imal etmek 1.1-1.3 adımları yineleyin. Bir yağış sertleştirilmiş (yüksek gücü) alaşım çubuk (Tablo reçetesi) diskler bölüm ve sonra bunlar 25 mm çapında ve 7 mm kalınlığı makine. Son olarak, her iki taraf düz yaklaşık 10 µm için eziyet.
- Yüzeyleri bile sıkıcı gri görünümü elde edene kadar 15 µm alümina toz mineral yağ kullanarak alıştırma Makina her iki yüzeylerde hedef plakaların tur.
Not: Elmas Bulamaç bir eşdeğer parçacık boyutu daha hızlı kaldırma oranları ve daha iyi yüzey düşünceli elde etmek için kullanılabilir. Ayrıca, ağırlık-ebilmek var olmak kullanılmış. - 1.4.2 arasındaki adımları yineleyin.
- Hedef plakaların düzlemsellik adım 1.4.3 tekrar ederek kontrol edin. 1 açık bant ya da daha iyi gözlem yapılırsa sonraki adıma geçin. Aksi takdirde, adımları 1.4.1 - 1 açık bant ya da daha iyi elde kadar 1.4.3 yineleyin. Sanal ızgaralar gerekliyse, 1.5.4 adım, aksi halde adım 1.6 geçin geçin.
- Yüzeyleri bile sıkıcı gri görünümü elde edene kadar 15 µm alümina toz mineral yağ kullanarak alıştırma Makina her iki yüzeylerde hedef plakaların tur.
- Benzer bir yordam alüminyum halka imal etmek 1.1-1.3 adımda anlatıldığı gibi kullanmaktadır.
- Dış ve iç çapı 32 mm, ve 41 mm alüminyum tüp sırasıyla, yüzük içine bölüm ve 7 mm kalınlığında taraf karşı karşıya.
- Altı 3 mm çap yuvaları equispaced 34.5 mm çapında cıvata daire üzerinde matkap. Bunlar etkisi yapılacak tilt ölçümleri sağlayan daha sonra evi altı gerilim önyargılı bakır pimleri, olacaktır.
- Eziyet, Tur, temiz ve adım 1.4 ayrıntılı yordamlar kullanarak her iki yüzeyler alüminyum Yüzüklerin Efendisi Lehçe.
- Şekil 3' te gösterilen teçhizat güvence bir düz bir iki parça epoksi karışımı kullanarak alüminyum halka düz hedef plakasına uygun. Epoksi gecede oda sıcaklığında tedavi etmek izin verir.
Not: İki bölümden yassı çelik bir aşamaya hafifçe dışa doğru sızıntı epoksi hedef ve halka uygulanan baskılar engellemek sıkılır el vardır üç vidayı kullanarak güvenli.- Herhangi bir sol-yere yapışkan radyal yuvaları veya aseton kullanarak levhaların yüzeyinden çıkartın.
- Hedef plaka/alüminyum halka derleme POM halka içine yerleştirin.
Not: POM disk daha sonra üzerine monte-dönme serbestlik için bir hedef sahibi, namlu içinde test materyalleri ile uyum sağlayacak. - POM halkasının iç adım üzerinde altı radyal yuva konumunu işaretlemek ve altı kalınlığı ile delik işaretli yerlerde.
- Bölüm 6 bakır iğne 15 AWG makarası üzerinden emaye bakır tel uzunluğu ile ~ 50 mm ve Kaldır emaye yalıtım katmanı iki tane. Simetrik desen yuvasına pimleri basın: iki yere iğneli dairenin ters konumlarda yerleştirilir. Pim yuvaları ile itmek ve yaklaşık 2 mm yüzüğü yüzeyden dışa doğru çıkıntılı bırakın.
Not: İğne tilt açı ölçmek için kullanılan ve tetikleyici sinyal sağlamak. - Bent-ekstra hızlı ayar epoksi kullanarak POM yüzüğü arka yüzeyine bakır iğne ucunun bağlı.
- Düşük viskozite iki bölümden epoksi karışımı alüminyum halka ve POM halkasının iç duvar arasındaki boşluğu kapatmak için kullanın. Epoksi gecede oda sıcaklığında tedavi etmek izin verir.
- Fazla 2 mm bakır Pins alüminyum halka yüzeyinden çıkıntılı kaldırın. İlk bölümde aşırı döner aracıyla pimleri ve sonra kum iğne neredeyse kadar ıslak 300 kum zımpara kağıdı kullanarak yeryüzüne iniyoruz kalan sifonu alüminyum halka yüzeye.
- Tur, temiz ve tüm montaj adımları 1.4.1-1.4.3 tekrar ederek Lehçe. Tüm lapped montaj içinde 2-3 ışık bantları düz olduğundan emin olun.
- Altı bakır pins adlı POM yüzüğü arka yüzeyine ucu lehim ve POM halka dört 6, 35 mm çap POM iğne kullanarak hedef sahibi için bağlayabilirsiniz.
2. özel ısıya dayanıklı Sabot Meclisi
- Şekil 4' te gösterilen ısıya dayanıklı sabot derleme bileşenleri toplamak.
- Alüminyum kap alt sonunda bir eyebolt ekleyin ve bir sızdırmazlık güvenli O-ring ve bir PTFE anahtar kap yiv içinde.
Not: Anahtar ve O-ring tilt ve sabot döndürme namlu aşağı onun seyahat sırasında önlemek için kullanılır.- Kap dibindeki delikten termo-çift tel çekin ve termo-çift tel bir konektörüne güvenli.
- Kap tam ateş alumina silikat lav rock tüp iki parça hızlı ayar epoksi kullanılarak alüminyum tüp ön uç ve arka uç için uygun.
- Termo-çift prob 76.2 mm çap H13 takım çeliği alaşım örnek sahibi delik iyileşiyorsun.
- H13 örnek sahibi yüksek sıcaklık çimento veya eşdeğer yüksek sıcaklık yapıştırıcı kullanarak lav tüp ön uç için uygun.
- Yüksek sıcaklık çimento H13 sahibi iç kalınlığı ile 19 mm çap konsantrik delik üstüne oturan 25 mm çap ve 3 mm kalınlığında lav diskin çevresinde geçerli. Yüksek sıcaklık çimento kuru gecede için oda sıcaklığında izin.
- Örnek üç alümina vidaları kullanarak H13 örnek sahibi için güvenli ve örnek düzlemsellik 1.4.3 içinde açıklanan protokolünü kullanarak değişmez olun.
3. gaz tabancası içinde Test materyalleri Meclisi
- Örnek ve hedef izopropil alkol ile açık yüzeyini temizlemek ve teyp her yüzeye ilk yüzey aynalar güvenliğini sağlamak için kullanın.
- Silahı içinde etkisi odası varil ve bir hassas optik prizma sahne alanı'na taşıyan prizma tutucu ekleyebilirsiniz bir extruding çubuk yukarıdaki 3 eksenli hareket sahneye sıkıştırın.
- Namlu ile ipi ve sabot alüminyum kap üzerinde eyebolt üzerinden ip ekleyin.
- Sabot etkisi odası doğru bakacak şekilde örnek ile silah varil içine yerleştirin ve hedef sahibi derleme örneği karşı karşıya hedef odanın içine yerleştirin.
- Hedef konumunu ilk yüzey ayna hedef örnek ilk yüzey yansıtmayı hizalanır kadar dört POM konumlandırma pimleri ayarlayarak hizalayın.
- Bir kaba Hizala dağınık bir ampul ve bir yansıtıcı ayna kullanarak örnek ve hedef plakaları arasında parallelism gerçekleştirin. Tek bir sürekli yansıyan görüntü ampul-ebilmek var olmak seen--dan tüm hizalama prizma yüzeylerde edene kadar sahne ayarlayın.
- Bir oto-kolimatör24 iyi uyum elde etmek için kullanın.
- Çapraz prizma arka yüzeyinden yansıyan görüntü örnek üzerinde ilk-yüzey yansıtmadan yansıyan görüntü ile uyumlu edene kadar sahne ayarlayın.
- Hedef derleme çapraz prizma arka yüzeyinden yansıyan görüntüsünü ilk yüzey yansıtmadan hedeften yansıyan görüntü ile uyumlu kadar hedef tutucu üzerinde konumlandırma vidaları çevirerek ayarlayın.
- İlk-yüzey aynalar örnek ve hedef çıkarın. Ayrıca yansıtıcı ayna, prizma, prizma tutucu ve ayar sahne etkisi odasından kaldırın.
- Sabot gaz tabancası ipi kullanarak makat sonuna çekin ve ipi kap kaldır.
- Bırakın ~ 2.5 mm sabo ve ısıtıcı kafa mesafe ve buna göre makat yönelik sabo geri hareket engel vidaları uzunluğunu ayarlayın.
- Termal-Çift sıcaklık tanılama monitöre bağlayın.
Not: Termal-çift tel sıcaklık monitör ucunda varil içinde bir feedthrough kullanarak vakum borusu yoluyla koymak olmuştur.
4. düzenleme ve lazer tabanlı tanılama hizalaması
- İki evreli çapa deliklere focuser sonda yuvasının üstüne koy. Onlar özgürlük olay ışın açısını değiştirmek için etkinleştirmek için POM ulaşana kadar çapa ile iki vidayı sıkın.
- Focuser sonda tutucu altındaki kalınlığı ile delik açıp bir dişli silindirik mıknatıs üzerinde güvenli.
- Bir fiber optik focuser sonda bir alüminyum tüp yoluyla çekin ve ekstra hızlı-set epoksi sonda baş ve alüminyum tüp ucu etrafında uygulayarak sonda alüminyum tüp yapıştırıcı. Mümkün olduğunca tüp içine sonda başı olarak ileri itmek ama sonda objektif epoksi uzak bıraktığınızdan emin olun. Ekstra hızlı-set epoksi sertleştirilmiş kadar bekleyin.
- Optik focuser all-fiber-optik Ude/TDI Girişmölçeri31olarak bağlanmak ve focuser derleme hedef arka yüzeyine doğru nişan hedef sahibi yerleştirin.
- Üzerine lazer açmak, bu durumda bir 2W Erbiyum lif birleştiğinde lazer, 0,2-0,4 için W güç. Ardından, uygun ışık kaplin elde edilir ve elde edilen sinyal optimize kadar focuser derleme bağlı vidaları kullanarak focuser sonda konumunu ayarlamak.
- Osiloskop içinde gösterilen sinyal optimize kadar başvuru ve Doppler kaymıştır ışık yoğunluğunu eşleştirmek için değişken oranı coupler ayarlayın.
Not: enine hareket tanılama gerekiyorsa, lütfen 4.5-4,6 adımlarına bakın. - İki evreli çapa deliklere POM focuser sahibinin üstüne koy ve POM dokundukları kadar çapa ile iki vidayı sıkın.
- Focuser sonda tutucu altındaki kalınlığı ile delik açıp bir dişli silindirik mıknatıs üzerinde güvenli.
- Bir fiber optik kolimatör sonda bir alüminyum tüp yoluyla çekin ve ekstra hızlı-set epoksi sonda baş ve alüminyum tüp ucu etrafında uygulayarak sonda alüminyum tüp yapıştırıcı. Mümkün olduğunca tüp içine sonda başı olarak ileri itmek ama sonda objektif epoksi uzak bıraktığınızdan emin olun. Ekstra hızlı-set epoksi sertleştirilmiş kadar bekleyin.
- İki derleme yapmak ve onları etkisi odasında koymak 4,4 olarak yukarıdaki adımları yineleyin.
- Pozisyonlar ve alıcı fiber optik collimators mıknatıs ile açılarını ayarlamak ve birinci dereceden yoğunluğunu güç monitörler tarafından ölçülen kirişler diffracted kadar POM sahibi iki vidayı optimize edilmiştir.
- Güç monitor çıkarıp iki alıcı collimators için all-fiber-optik TDI Girişmölçeri31takın.
5. yüksek sıcaklık ters geometri Normal/basınç-makaslama plaka etkisi deneyler yürütülmesi
- Birincil flanş etkisi odasının girişteki dört kelepçeler sıkma tarafından güvenli ve ikincil bir flanş cıvatalı bir polyester film kullanarak odası kapatın.
- ~ 207 kPa için mühür basınç artışı ve makat sonuna gaz tabancası flanş vida sıkma tarafından kapatın.
- Makat uç vakum pompası üzerinde ve hedef hazne sonu vakum pompası üzerinde açın.
- Ön ve arka sabot arasındaki basınç farkı nedeniyle odası doğru sabot no hareket olduğundan emin olun. Bir basınç odası tahliye edildi kadar bekleyin az 100 mTorr.
- Lazer-genlik tabanlı sabot etkisi hız ölçüm sistemi üzerinde açın.
- Isıtıcı işaretli konumuna getirin ve ısıtıcıyı. İstenen örnek sıcaklık değerine ulaşılana kadar 100 ° C artışlarla ısıtıcının sıcaklık artışı.
- Ateş baskı yapmak ~ 1103 kPa odasına dökümü ve seçilmiş bağlı olarak istenilen düzeyde yük odasına darbe hızı. Ayrıca, sabo tutucu etkisi odası için güvenli.
- Isıtıcıyı ve hemen ısıtıcı yukarı ısıtıcı-şey doğru yukarı hareket ettirin. Tanılama monitör ölçülen sıcaklık örnek yüzeyde sabot ısıl tarafından görüntülenen sıcaklığı kaydedin.
- Hemen ateş dökümü odası mühür basınç sıfıra düşüyor sonra mühür Vana ve yayın açın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bir 82.5 mm delik, 6 m uzunluk, tek kademeli gaz silah CWRU yetenekli hızlanan 0,8 kg mermi hızları 700 m/s için mevcut deneyler kullanıldı. Şekil 5 CWRU tarihinde gaz tabancası tesis fotoğrafı gösterir. Önce ateş, özel tasarlanmış sabot Şekil 6' da gösterilen ısıtıcı uzatma parça içinde yer alır. Uzatma parça ısıtıcı-şey sabot yolu içine ve dışına taşımak bir direnç bobin ısıtıcı etkinleştirme dikey taşır. Bu ısıtıcı bobin sabot istediğiniz test sıcaklıklara vakum altında ücretsiz radyasyon yolu ile ısıtmalı açık düzenlenen el ilanı plaka sağlar. Sabot özel ısıtmalı el ilanı plaka böylece sabot sabot vücut mümkün termal genişlemesi nedeniyle alma için risk azaltıcı sabot vücuda ısı akışı el ilanı plaka azaltıcı süre taşımak için tasarlanmıştır. Özel sabot tasarım şematik Şekil 7' de gösterilmiştir. Tasarımı tamamen ateş alumina silikat, düşük ısı iletkenlik, düşük termal genleşme ve mükemmel esneklik ile karşılaştırıldığında piyasada bulunan diğer işlenebilen seramik için seçilen yapılmış seramik yalıtkan tüp anahtarıdır. İstediğiniz test sıcaklığı sağlandığı, ısıtıcı baş el ile mermi yolu dışarı taşındı ve ısıtıcı-kuyu içinde yer alır. Sadece gaz ateş önce örnek sıcaklığını el ilanı plaka ön ekli bir ısıl sonda ile kaydedilir. Bu özel deneme için mermi hızı yaklaşık 100 m/s, Ayrıca, sabit ivme varsayarsak, biraz üzerinde onda biri merminin hedefe ulaşmak için bir saniye sürer, bu nedenle, sadece ateş önce kaydedilen sıcaklık iyi bir tahmin için ilk örnek sıcaklık etkisi olduğu düşünülmektedir. Daha sonra ateş protokolü gerçekleştirilir. Makat mühür basıncı atmosferik basınç ulaştığında ve ateş basınç ateş döküm dökülür odası, bir mühür yük odası ve silah varil arasında geriye doğru yerlerinden Bakımı piston. Bu hızla dışa doğru makat akışı ve sabot başlatmak yüksek basınçlı gaz için sağlar. Sabot namlu uzunluğu gitti ve etkisi odası, sabit hedef plakalı çarpışmaya yapılır.
Özel tasarlanmış sabot normal ya da hareket ekseni açısından eğimli olması için el ilanı plaka sağlar. Şematik Şekil 8 ve 9 şekil etkisi yapılandırmaları, sırasıyla ters normal ve eğik plakasını gösterme; Ancak, sadece geriye doğru normal plaka etkisi yapılandırma mevcut el yazması tanımlanır. Şekil 10 bu deneylerde kullanılan tipik hedef sahibi derleme fotoğrafı gösterir. Dönme serbestlik el ilanı plaka hedef plakasına için tam hizalama etkinleştirin. Hizalama şematik Şekil 11' de gösterildiği gibi bir autocollimator ile birlikte bir hassas işlenmiş prizma kullanılarak gerçekleştirilir. Hizalama sırasında prizma, hedef ve el ilanı plaka yüzeyi autocollimator üzerinden paralel ışınları yansıtacak; üçüncü bir ışını prizma iç yüzeyi yansıtır. Yansıyan ışınlar, el ilanı ve hedef plaka yüzeyleri birbirine paralel Eğer ve sadece eğer paralel ve dik prizma arka yüzeyine kalır. Geliyor Paralel kirişler sonra yüzeyler hizalanır belirten autocollimator dürbün ağı tek bir görüntüyü forma yönelsin.
Geriye doğru normal plaka etkisi düzeninin üzerine etkisi, normal gerilmeler boyuna stres dalga ile bir açık (aşağıdaki koşullarda etkisi yüzeyine paralel olarak tabakları mekansal boyutları ile seyahat el ilanı/hedef arayüzü oluşturulur düzlük ve parallelism en büyük ölçüde toleransları karşılandığından). Etkisi, zemin için bir yol oluşturma sabot tarafından metalik el ilanı plaka gerilim önyargılı pin temas. Shorted pim gelen sinyalleri tilt edinme devre ile izlenen, sayısallaştırılmış ve bir osiloskop ile kaydedildi. Bu sinyaller maksimum tilt etkisi, hem de, tilt uçak ile ilgili nicel bilgi sağlamak ve ayrıca normal hareket tanılama kayıt sinyalleri başlamak osiloskop tetikleyici nabzını sağlar. Bu da çalışmanın, normal bir All-in-house-inşa tüm fiber optik dayalı kombine ve enine deplasman Girişmölçeri ücretsiz yüzey hareket hedef (Şekil 12) izlemek için kullanılır. Şekil 13 başarılı ters geometri normal plaka etkisi deneme sırasında kaydedilen ham verileri gösterir. Bu arsa verilerde yukarıda belirtilen iletişim kuralı doğru şekilde sahne aldı onaylamak sağlamak. Kırmızıyla gösterilen tilt edinme devre tarafından sağlanan sinyal olduğunu. Bu deneme için ilk ve son gerilim önyargılı iğne kısa devre arasında zaman farkı yaklaşık 180 olduğunu ns, iletişim sırasında etkisi ilk ve son noktası arasındaki mesafe yaklaşık 18 µm olduğunu gösterir (Bu mermi verilir seyahat 100 m/s) arasında en fazla tilt etkisi olarak ölçülen yaklaşık 0,52 mrad 34.5 mm cıvata daire olduğunu. Uyum Protokolü tatmin edici değil gerçekleştirilirse, daha büyük bir tilt zaman dikkat edilmesi ve ücretsiz yüzeyde birkaç mrad şok dalgası profil convolute daha büyük bir tilt düzeyi ölçülür. Başka bir başarılı bir deneme ilk shorted PIN ve hedef plaka ücretsiz yüzeyde boyuna dalga varış arasındaki zaman farkı göstergesidir. Hedef plaka elastik kalır koşuluyla etkisi seyahatleri sabit bir hızda oluşturulan stres dalga. Bu çalışmada kullanılan alaşım çubuk için boyuna dalga hızı yaklaşık 5820 m/s, böylece hedef, 7 mm, kalınlık bilerek boyuna dalga yaklaşık 1.2 µs darbeden sonra uygun şekilde göstermektedir. Şekil 13' te, boyuna stres dalga gelişi bir hızlı beat frekans ve genlik varyasyon normal hareket tanılama alınan sinyal tarafından işaretlenir. Boyuna stres dalga gecikmiş varış büyük bir tilt esnememe hedef plaka veya yanlış hedef derleme hazırlık gösteriyor olabilir.
Şekil 14 hangi iki önceden ısıtılmış el ilanı ve hedef plaka elastik-plastik deformasyon etkisi, geçirmek için bir genel normal şok sıkıştırma plaka-darbe deneyi için parçacık hız diyagramı karşı stres şematik göstermektedir. Tüm stres/partikül hızı Birleşik uniaxial baskı altında hedef plaka için loci tüm stres/partikül hızı devletlerin el ilanı loci temsil edilir iken siyah eğri tarafından kaynağı geçen siyah eğri tarafından temsil edilir Parçacık hız ekseni başlık hızla kesişiyor. Mermi hızı parçacık hız ekseniyle kesişen kırmızı eğri örnek eyaletlerini locus sıcaklığına olası etkisini göstermek için içindir. Oda sıcaklığında örnek karşı bir darbe için örnek/hedef arayüzü hedef plaka un dolu bir durumdan (1), yüklü bir devlet için hedef plaka empedans boyuna eşit eğimli çizgi-nokta satırın (Raleigh satır) (3), taşır State (3) Raleigh satırın durumu (3) örnek boyuna empedans eşit eğimli bir durumundan boş (2) yüklenmiş duruma (3), örnek plaka hareket ederken, malzeme. Bu iki satır arasındaki kavşak örnek/hedef arabirimi, bu deneme sırasında empedans Uyarlayıcıları ulaşılabilir en yüksek stres ve hız Birleşik ortaya. Ayrıca, hedef ücretsiz yüzeyde parçacık hız Devletler örnek/hedef arabirimi etkiler de stres/partikül hızı Birleşik plaka, bu durumu (4) olarak gösterilir. Bir örnek daha düşük bir boyuna akustik empedans ile karşı etkisi, ulaşılabilir Birleşik (5) (3) örnek/hedef arabirimine ve sonuç olarak, (6), (4) hedefe ücretsiz yüzeyine bir değişiklik böylece, bu nasıl küçük değişiklikler gösterir neden olur örnek boyuna akustik empedans hedef plaka ücretsiz yüzeyine parçacık hızda izleyerek tespit vardır.
Not hedef ücretsiz yüzeyine hızda parçacık olduğunu en az iki kez bu örnek/hedef arabirimi parçacık hızda, ama bu faktör plastik dalga yayılımı, hızı bir fonksiyonu olarak sonuç olarak, örnek stres durumu değiştirir, / hedef arabirimi7 kullanarak tahmin edilmektedir
nerede 
bir discritzed zaman aralığı olarak temsil 
, h osiloskop (2. 5 x 1010 /s), örnekleme oranı tersidir nerede 
L hedef Plaka kalınlığı nerede ve 
bir ortalama stres bağımlı hızı hedef plaka plastik yayılma anda ücretsiz yüzeyde ölçülen . 
, ve 
sırasıyla, hedef plaka yoğunluğu ve elastik boyuna dalga hızı vardır ve 
hedef plaka ücretsiz yüzeyde ölçülen partikül hızı. Ayrıca, ölçülen ücretsiz yüzey parçacık hız Yaylası (devlet (3)), boyuna akustik empedans afiş (örnek) karşılık gelen hız32 kullanarak tahmin edilebilir
Şekil 15 normal hareket tanılama elde edilen serbest yüzeyli parçacık hız izleme gösterir. Bu izleme başlangıçta nispeten keskin bir artış hızı deneme süresi boyunca sürekli el ilanı ve hedef plakalar arasında bir empedans maç kaynaklanan bir plato ardından etkisi, dinamikleri ile ilgili ortaya çıkar. Şok Yaylası hızda hedef ve el ilanı plakalar arasında empedans maç ile ilgili ise, ilk hız artış doğrudan dinamik gücü ve hedef plaka malzemenin yeni başlayan plastik akış ilgilidir. Şekilde açıkça dalga-ön ve parçacık hız Yaylası, aşamalı olarak azalan parçacık hızları artan sıcaklık, olası termal yumuşatma ve/veya tekdüze azalan boyuna empedans düşündüren bir fonksiyonu gösterilmiştir. örnek malzeme sıcaklığı ile.
Daha ilginç bir sonuç normal ücretsiz yüzey parçacık hız izleme elde gösterir normal plaka etkisi deneyler ticari saflık polikristalin magnezyum üzerinde gerçekleştirilen geometri ters Şekil 16, görülebilir. Benzer şekilde, Şekil 15' e, tekdüze azalan parçacık hızları ile sıcaklık 23-610 ˚C, ancak, aralığında sıcaklıklarda (yani, 617, 630 ˚C), bu düzeyi ötesinde artan şok Yaylası, Şekil 16(a) gösterir bir Bu eğilim ters açıkça görülebilmektedir. Sıcaklık, daha sonra artış bu şok empedans artan bir fonksiyonu olarak malzemenin elastik sabitler azaltmak varsayarak bu artış, parçacık hız şok empedans örnek malzemenin bir artış Ayrıca, öneriyor Case, verim gücü ve/veya örnek malzemenin plastik modülü bir artış göstermektedir. Bu görülebilir bir parçacık hız izleme ilk artış boyunca parçacık hız düzeylerinde artış şok Yaylası hızda parçacık artış eşliğinde Şekil 16(b) dikkatle baktığımızda, hangi ile ilişkilendirir örnek/hedef arabirimi yeni başlayan plastisite örnek malzemenin sırasında stres düzeyleri. Şekil 17 kesit sonrası test örneklerin etkisi yüzeyinin filmler gösterir. Görüntüler sonucu olarak artan sıcaklık mikroyapı iki göze çarpan etkisi göstermektedir. İlk olarak, görüntüler bekleniyor artan ile numune sıcaklığı, olgunlaşma tahıl göstermektedir. Ancak, görüntüler de bir değişiklik tablo özellikleri veya tahıl kesilmiş bir sonlu genişliği içeren satırları olarak tezahür kişilik grup oluşumları göstermektedir. 23-500 ˚C değişen sıcaklıklarda karşılık gelen görüntüleri dikkatle baktığımızda, ikiz bantları net bir azalma gözlenen giderek artan bir sıcaklık. Ancak, daha yüksek sıcaklıklarda (yani, 610, 617, 630 ˚C) yeniden doğuş bu kişilik grup gözlenen, tek kişilik grup oluşumu ikinci-sonunda bu sıcaklık aralığının tercih edilir öneriyor. Magnezyum plastik deformasyon kişilik grup oluşumları ve kayma rakip mekanizmaları sayesinde ağırladı en yüksek test sıcaklık durumunu gözlenen tercih kişilik grup oluşumu kayma daha zor hale geldi öneriyor makul olur Bu koşullar altında.
Şekil 1: tipik el ilanı plaka ve hedef plaka derleme şematik. Bu şekilde basit bir şematik bir mevcut deneysel yapılandırmada kullanılan el ilanı ve hedef plaka derlemeler gösterilmektedir. Bu parçaların hazırlanması için derinlemesine bir protokolü 1.1-1.7 adımda ayrıntılı. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: düzlemsellik ölçüm yöntemi fotoğrafı. Bu şekilde düzlemsellik ölçüm düz yeşil bir monokromatik ışık altında faiz yüzeyinde bir optik yerleştirerek tabaklarda gösterilmektedir. Düzlük quantified (bir) arasında çapı bant sayısı sayarak örnek veya (b) yüzeyde bantları hafif eğriliği gözlemleyerek olabilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: düz bir teçhizat güvenliğini sağlama fotoğrafı. Bu şekilde hedef plaka gösterilir ve alüminyum halka yassı çelik bir aşamaya hafifçe böylece hedef ve halka uygulanan baskılar epoksi sızdırma önlemek sıkılır el vardır üç vida kullanılarak güvenlik altına. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: sabot tasarım bileşenlerinde fotoğrafı. Bu şekilde özel ısıya dayanıklı sabot Meclisi bileşenler gösterilmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: CWRU tesisinde gaz tabancası. Bu rakam Case Western Reserve Üniversitesi tek kademeli gaz-silah tesisinde fotoğrafı gösterir. Kırmızıyla gösterilen özel ısıtma sistemi hangi arkadaşları mevcut namlu ile tasarlanmış ve sabot için öğretilir olmak sıcaklık koşullarında sağlar istenen olduğunu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6: Isıtma sisteminin şematik. Bu şekilde bir şematik yüksek basınç tek kademeli gaz tabancası makat için bağlı Isıtma sisteminin gösterilmektedir. Özel uzantı parça Aksiyel ve dönme serbestlik derecesi ile bir kök üzerinde düzenlenen bir direnç ısıtıcı bobini evler bir ısıtıcı-de içermektedir. Isı ince metal numuneler sabot ön tarafta ateş önce 1000 ° C aşan sıcaklıklar için düzenlenen ve bu bobin satır içi mermi ile taşıyabilirsiniz. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7: ısıya dayanıklı sabot, şematik. Bu rakam geçerli deneysel yapılandırmada kullanılan sabot şematik gösterir. Alumina silikat tüp böylece sabot namlusunu sabot vücudun olası termal genişlemesi nedeniyle içinde alma riskini en aza indirmek sabot vücuda ısıtmalı ince metal örnekten ısı akışı azaltmaya yardımcı olur. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 8: yüksek sıcaklık geriye doğru yapılandırması normal plaka etkisi deneme şematik. Isıtmalı el ilanı plaka taşıyan sabot namlu tahrikli ve hedef derleme ile çarpıştığında yaptı. Üzerine etkisi, floş hedef plaka ile gömülmüş pim tetikleyici darbe sağlamak ve ücretsiz yüzey hareket hedef plaka özel dahili PDV izlenir iken teşhis, tilt. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 9: tipik simetrik eğik plaka etkisi deneme şematik. Bu yapılandırmada, bir el ilanı tabak hareket açısından etkisi yüzeyi normal normal ve enine bileşenleri sağlayan etkisi üzerine hareket ekseni açısından eğimlidir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 10: tipik hedef sahibi derleme fotoğrafı. Bu şekilde her iki normal veya oblik plaka etkisi deneyler için kullanılan tipik hedef sahibi derleme gösterilmektedir. Ortasında gösterilen hedef derleme hedef sahibi POM pimleri ile bağlı olduğu ve dönme serbestlik yapılması için tam hizalama etkinleştirin. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 11: prizma hizalama düzenini. Bu şekilde bir autocollimator ile birlikte yüksek hassasiyetli dik açılı prizma kullanarak el ilanı ve hedef plakaları için hizalama düzeninin bir örnek gösterilmektedir. Autocollimator üzerinden Paralel kirişler (kırmızı ile gösterilen) prizma, hedef ve el ilanı plaka yüzeyi yansıtmak, üçüncü bir ışını prizma iç yüzeyine yansıtır. El ilanı ve hedef plaka yüzeyleri birbirine paralel ve dik prizma arka yüzeyine verilen bu yansıyan ışınları (siyah olarak gösterilen) parallelism en büyük ölçüde korumak. Geliyor Paralel kirişler forma dürbün ağı tek bir görüntüyü autocollimator birleşirler. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 12: şematik tüm fiber-optik dayalı özel kombine normal ve enine deplasman Girişmölçeri sistemi. Bu yapılandırma gösterilen mavi, hem hedef plaka normal hareket izlemek ve birden fazla siparişi oluşturma hedef ücretsiz yüzeyde holografik bir ızgara aydınlatmak için kirişler diffracted değiştirilmiş bir PDV kullanır. Bu kirişler (genellikle ilk sipariş) geri elyaf birleştiğinde ve beat frekans varyasyon enine hareket hedef plaka ile orantılı oluşturmak için kombine, bu kırmızı renkte gösterilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 13: tipik bir normal plaka ham veri darbe deneyi. Buradaki resimde tipik ters geometri normal plaka etkisi deneme sırasında elde edilen kaydedilen sinyal görülmektedir. Kırmızı sinyal elde edilir alüminyum halka darbe sırasında bağlı shorted gerilim önyargılı pimleri üzerinden gösterilir. İlk ve son shorted PIN arasındaki zaman farkı en fazla tilt etkisi olarak bir tahmin vermek ve bunların pimleri kısa devre sipariş etkinleştirmek tahminleri ile ilgili yapılması gereken tilt uçak. Siyah bizim normal hareket tanılama sinyali elde edilir gösterildiği, burada beat frekans değişimleri için hedef plaka ve ücretsiz yüzey hareket normal ilgili. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 14: stres parçacık hız diyagramı ters yapılandırma normal plaka etkisi deneme için karşı. Bu şekilde stres karşı yüksek sıcaklık ters geometri normal plaka etkisi deney için parçacık hız diyagramı gösterilmektedir. V0 detayları odağı her şeyden kaynaklanan eğrisi oda sıcaklığında örnek malzeme için Ayrıca, kırmızı eğri Devletler ise eğri tüm stres durumları izotropik hedef plaka için ulaşılabilir locus kaynak Ayrıntılar ortalanmış Vo kesişen artan sıcaklıklar olası etkisini göstermek içindir. Etkisi karşı önceden ısıtılmış bir örnek yapılırsa, hedef devlet (1) devlet (5), sonuç olarak, ücretsiz yüzeyi değişen hareket edecek ise, oda sıcaklığında örnek karşı etkisi hedef plaka un dolu bir durumdan (1) (3), yüklü bir durumuna taşır Parçacık hız Amerika'ya (4) (6). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 15: deneysel yapılandırmasına Normal ücretsiz yüzey hız rekoru. Bu rakam normal hareket tanılama elde ücretsiz yüzey parçacık hız izleme gösterir. Bu izleme başlangıçta nispeten keskin bir artış hızı deneme süresi boyunca sürekli el ilanı ve hedef plakalar arasında bir empedans maç kaynaklanan bir plato ardından etkisi, dinamikleri ile ilgili ortaya çıkar. Şok geliştikçe ilk hız artış doğrudan Al örneği el ilanı/hedef arabirimi'stres ile ilgilidir, şok Yaylası hızda için empedans ile ilgili ise hedef ve el ilanı arasında tabak maç. Genel olarak, artan sıcaklıklar, parçacık hızları boyunca, azalan Arsa gösterir ve bu geçerli yük şartları altında örnek malzeme mümkün termal yumuşatma göstermektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 16. Normal ücretsiz yüzey parçacık hız izleme elde edilen ticari saflık polikristalin magnezyum üzerinde yapılan deneyler üzerinden. (a) gösterir tekdüze parçacık hızları odasından 610 ˚C için ancak değişen sıcaklıklar için şok Yaylası, azalan daha yüksek sıcaklıklarda (617, 630 ˚C), eğilim tersine çevrilir. (b) partikül hızı bu artış aynı zamanda parçacık hız izleme ilk artış belirgin olduğunu gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 17. Sonrası etkisi bir kesit görüntülerinin Microscale test numuneler. Görüntüler sonucu olarak artan sıcaklık örnek mikroyapı iki göze çarpan etkisi göstermektedir. İlk olarak, görüntüleri tahıl numune sıcaklığı artan ile olgunlaşma gösterir, ancak sekmeli şekil ya da tahıl kesilmiş sonlu genişliği içeren satırları olarak tezahür kişilik grup oluşumları değişimdir daha ilginç. 23-500 ˚C, tek kişilik grup oluşumu bir azalma arasında değişen sıcaklıklarda gözlenen için ancak, sıcaklık arttı Bu noktadan sonra (yani, 610, 617, 630 ˚C) yeniden doğuş kişilik grup açıkça görülmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Yöntemi ve iletişim kuralı düzgün bir ters geometri normal plaka etkisi deneyi yüksek sıcaklıklardaki yerine getirmek için kullanılan yordam yukarıda ayrıntılı ifade etti. Bu yaklaşım, namlu Case Western Reserve Üniversitesi bir direnç ısıtıcı bobini Aksiyel ve dönme serbestlik derecesi ile evine, varolan gaz silahı yüksek basınç (makat) sonunda özel değişiklikler yapmak. Direnç ısıtıcı bobin sistemi ateş önce ince alüminyum numuneler, düzenlenen ısıtıcı dayanıklı bir sabot erime sıcaklıkları (aşan 640 ° C), yakın için ısıtmalı, ön uç sağlar. Isıya dayanıklı bir takunya ile birleştiğinde adaptasyon konut ısıtıcı kullanarak, yüksek sıcaklık plaka etkisi deneyler gibi geleneksel yaklaşım kullanmak ne zaman tipik özel deneysel hususlar için gerek kalmadan gerçekleştirilmiştir , uzaktan ihtiyacını eğimli parallelism en büyük ölçüde hedef ve el ilanı plakaların Isıtma işlemi sırasında korumak için gerçek zamanlı geribildirim ile ayarı. Genel olarak, yeni yaklaşım önemli ölçüde için geleneksel yaklaşımı karşılaştırıldığında Protokolü bölümündeki adımları sayısını azaltır.
Deneysel protokol bölümünde, biz için gereken adımları ayrıntılı olarak: 1) nerede el ilanı ve hedef plakaları dikkatli bir şekilde işlenmiş, örnek ve hedef malzeme hazırlama gömülmüş ve, için içinde parallelism en büyük ölçüde ve düzlük toleransları için gerekli cilalı Uçak dalgalar ile bir açık yeterince etkisi yüzeyine paralel üretimi; 2) özel ısıya dayanıklı sabot ısı akışı sabot vücuda ve silah varil için Azaltıcı bir ısıtmalı örnek tabak güvenli hale getirme yetenekli Meclisi. Ayrıca, sabot tüm sabot derleme sırasında namlu uzunluğu aşağı onun seyahat dönüşü engellemek için hangi arkadaşları silahı varolan anahtar şekilde için namlu bir anahtar ev sahipliği yapmaktadır. Son olarak, adımda 3-5 biz Isıtma el ilanı plaka (örnek) ve deneyler yürütülmesi için hizalama deneyler önce örnek ve hedef plakaların Protokolü ayrıntı. Sonraki bölümde, nasıl protokol doğruluğunu Şekil 1' de sağlanan ham verilerden doğrulanmadı gösterdi. Son olarak, biz örnek/hedef arabirimi yanı sıra, sıcaklık bağımlı boyuna akustik stres/partikül hızı Birleşik Devletleri ölçümleri etkinleştirmek darbe deneyleri sonuçları başarılı yüksek sıcaklık normal plaka mevcut Empedans örnek malzeme.
Sabot tasarım için uygun ayarlamalar ile dinamik malzeme davranışı malzemelerin daha yüksek erime noktası sondalama içinde kullanımı sağlayacak daha yüksek sıcaklık plaka etkisi deneyler, etkinleştirmek için bu yöntem yakın gelecekte bekleniyor erime sıcaklıkları. Bu yaklaşım çok yönlülük göz önüne alındığında, birkaç farklı deneysel yapılandırması dinamik malzeme davranış lik eğitim için kullanılır. Örneğin, basınç-makaslama plaka etkisi deneyler değerlendirmek için yapılır iken, artan sıcaklıklar, metaller içinde geriye doğru geometri plaka etkisi deneyler uygun şok dalgasının ölçümleri yapmak için tasarlanmış yüksek sıcaklık hızlandırır Dinamik esnememe büyük suşları ve ultra yüksek kesme oranları.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Yazarlar ABD Enerji Bakanlığı aracılığıyla yönetim bilim Akademik İttifak DOE/bu araştırma içinde NNSA (DE-NA0001989 ve DE-NA0002919) mali desteği kabul etmek istiyorum. Son olarak, yazarlar Los Alamos Ulusal Laboratuvarı mevcut ve gelecekteki araştırmalarda geçiren çabaları desteklemek üzere işbirliği için teşekkür etmek istiyorum.
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).
