Method Article

Dinamik Kırık ve Parçalanma Sıcaklık Bağımlılığı incelenmesi için bir yöntem

DOI:

10.3791/52463

⸱

June 28th, 2015

 ,  , 
1Institute of Shock Physics, Imperial College London

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kırılma ve parçalanma, dinamik yükleme senaryolarında geç aşama olaylarıdır ve tipik olarak patlayıcılar kullanılarak incelenir. Hem yükleme hızının hem de numune sıcaklığının benzersiz bir şekilde kontrol edilmesini sağlayan bir gaz tabancası kullanarak genleşmeyi sürmek için bir teknik sunuyoruz.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

bir gövde dinamik kırılması tipik olarak bir numune homojen gerilme ve gerilme oranı altında deforme edildiği basitleştirilmiş koşulları altında incelenmiştir geç aşamalı bir olgudur. Bu eşit olarak silindirin iç yüzey yüklemesi ile üretilebilir. Silindir genişledikçe nedeniyle eksenel simetri için duvar çevresi üniform bir gerilme çember stresi yerleştirilir. Bu tür patlayıcılar, elektromanyetik sürücü olarak bu genişleme oluşturmak için çeşitli teknikler ve mevcut gaz tabancası teknikleri varken hepsi numune silindir oda sıcaklığında olmalıdır aslında sınırlıdır. Biz tutarlı, tekrarlanabilir yükleme ile 150 K K 800 ila silindir üzerinde deney kolaylaştıran bir gaz tabancası kullanarak yeni bir yöntem. Bu son derece teşhis deneyler kırık çalışmamasından sorumlu mekanizmalar ve parçalanma istatistiklerine onların sonuçlanan etkisi üzerine sıcaklığın etkisini incelemek için kullanılır. Deneysel geometri kullanan birÇelik ogive yer hakkında yarım bulunan ucu ile, hedef silindirin içinde bulunan. Bir tek aşamalı hafif gaz tabancası sonra 1.000 m / sn silindire bir polikarbonat mermi başlatmak için kullanılır -1. mermi etkileri ve içeriden örnek silindir sürüş, sert ogive etrafında akar. olmayan bir deforme ogive insert kullanımı bize silindirin arka iç sıcaklık kontrolü donanımını yüklemenize olanak tanır. Sıvı azot (LN 2), soğutma ve ısıtma için dirençli bir yüksek akım yükü için kullanılır. Yüksek hızlı görüntüleme hatası gerginlik ölçmek için kullanılır ise upshifted foton Doppler (PDV) Çoklu kanal, bilgisayar simülasyonları ile doğrudan karşılaştırma sağlayan silindir boyunca genişleme hızını izleyebilirsiniz. iyileşti silindir parçaları da başarısızlık mekanizmasını anlamak için optik ve elektron mikroskobu tabidir.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir malzemenin dinamik başarısızlığı genel mekanik davranışının önemli bir yönü olduğunu ve birkaç isim, otomotiv, havacılık ve askeri olmak üzere çok sayıda sanayi alaka vardır. Düşük gerilme-oranlarında yetmezliği genellikle yüksek gerilme oranları ile, uzun ince bir örnek uçlarından gerilim yüklü olduğu konvansiyonel gerilim testleri yoluyla incelenmiştir birlikte böyle bir geometri / konfigürasyon muhafaza edilmesi amacıyla çok küçük bir numune gerektirir test boyunca sözde mekanik denge. Böylece tek bir çatlak görünümünü, çevresindeki malzemenin etkin bir şekilde, herhangi bir bitişik yetmezliği siteye gelişiminin durdurulması, rahat olacaktır. Bu aynı zamanda h....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Hedef İmalat ve Montaj

  1. Katı stoktan istenilen boyutlara Makine hedef silindir.
  2. Makinede işaretlerini kaldırarak silindir yüzeyini hazırlayın. Bir üniforma yaygın yüzey PDV yansıması için tercih edilir. İyi sonuçlar> 1.200 kum ile hafif ıslak zımpara ile elde edilmiştir.
  3. Aşağıdaki ölçmek, yani hedef bileşenleri karakterize:
    Silindir uzunluk, çap ve (birden fazla yerde) duvar kalınlığı
    Eğik uzunluk, çap
    Sivri kavis uzunluk, çap
    Yukarıdaki tüm kütle
  4. Silindir montaj halka ve PDV kolunu birleştirin.
  5. Kinematik bağlar ve PDV kolu üzerine PDV probları bağlayın.
  6. Ogive arka sil....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

verilerin kalitesi öncelikle deneysel zamanlama bağlıdır. Tetikleyici etkisi gecikmeler doğruysa o zaman flaş lambaları net görüntüler üretmek için yüksek hız kameraları sağlayan hedef silindir deforme başladığında yeterli ışık üreten olacaktır. Bu durumda çerçeveleme kameradan görüntüleri tüm silindirin deformasyon izlemek için kullanılabilecek bir açık siluet kenar olacak. Örneğin ImageJ gibi yazılım Şekil 2'deki gibi bir görüntü üreten her çerçeve için veri hat çıkışı elde etmek için kullanılabilir. .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu yöntem, bu tasarım özgü, ~ 1000 K'ye kriyojenik gelen, geniş bir sıcaklık aralığı üzerinde gerilme yüküne yüksek oranlarda malzeme inceleme sağlar. Ancak, bu deney düzeneği ve yürütme bazı zorlukları ekler. İlk olarak, ogive uç uygun bir malzemeden talaşlı gereken sıcaklık kontrolünü optimize etmek. Herhangi bir yüksek sıcaklık, yüksek sertlik Çelik yeterli olacaktır, ancak 4340 çeliği, burada kullanılmıştır. Tüm genişleme Sürücü artık polimer merminin kaynaklı olarak Aynı şekilde, bu tür Bu çalışmada makine dere.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar, Atomic Weapons Establishment, AWE Plc. (İngiltere) ve Imperial College London'dan proje için devam eden finansman ve desteği minnetle kabul ederler.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1,550 nm CW LazerNKT FotonikKoheras Ayarıx 2
1,550 nm Güç AmplifikatörüNKT FotonikKoheras Boostik HPA
Gecikme JeneratörleriKuantum Bestecileri9500+ Dijital Gecikmeli Darbe Üreteci8 çıkışlı versiyon
Stanford Araştırma SistemleriDG535 Dijital Gecikme Jeneratörü
16 Kanallı SayısallaştırıcıAgilent TechnologiesU1056B Şasi + 4 X U1063A Sayısallaştırıcı
Yüksek Bant Genişliğine Sahip OsiloskoplarTeledyne LeCroyWaveMaster 816Zi-AGenleşme Hızı, Gen 3 PDV
TektronixDPO71604CMermi Hızı, Gen 1 PDV
Yüksek Hızlı Görüntüleme SistemleriVizyon AraştırmasıPhantom v16.10
Görünmez GörüşIVV UHSi-24
Zeiss Optics PlanarT* 1,4/8585 mm Prime Lens
NikonAF-S Nikkor 70-200 mm f/2.8 ED VR II70-200 mm Telefoto Lens
FlaşLambası BowensGemini Pro 1500 Wx 2
PDV Prob Lazer2000LPF-04-1550-9/125-S-21.5-100-4.5AS-60-3A-3-3x 4 (Özel sipariş)
PDV SistemiŞok Enstitüsü tarafından şirket içinde üretilmiştir FizikÖzel Yapı3rd Nesil (Yükseltilmiş) 8 Kanallı Taşınabilir PDV Sistemi
Kontrol YazılımıNational InstrumentsLabVIEW 2013
Isıtma için Kontrol DonanımıNational InstrumentsNI-DAQ 6009 USB
Isıtma Güç KaynağıBK PrecisionBK1900
Termokupl LoggerPico TeknolojisiTC-08
100 mm Tek Kademeli Hafif Gaz TabancasıPhysics Applications, Inc. (PAI)Özel Yapı~2 kg mermi ile en az 1.000 m/sn hıza sahip
Görüntü analiz yazılımıNational Institutes of HealthImageJAçık kaynaklı, ücretsiz
Görüntü analiz yazılımıMathworksMATLAB r2014aGörüntü işleme araç kutuları ile
Malzeme kesit testeresiStruersAccutom-50
Elektron MikroskobuZeissAuriga
Elektron Geri Saçılma KırınımBrukere-Flash 1000
EBSD yazılımıBrukereSprit

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Liao, S. C., Duffy, J. Adiabatic shear bands in a Ti-6Al-4V titanium alloy.<....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Dynamic FractureFragmentation AnalysisTemperature DependenceGas Gun MethodExpanding Cylinder GeometryPhoton Doppler VelocimetryHigh Speed ImagingStrain Rate LoadingTitanium AlloyFragment Analysis

Related Articles