Yöntem makalesi

Yüksek sıcaklık Normal yürütülmesi de basınç-makaslama plaka etkisi deneyler makat uç Sabot kalorifer sistemi ile kombine

DOI:

10.3791/57232

⸱

7 Ağustos 2018

 ,  , 
1Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Case Western Reserve University

Bu makalede

Özet

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

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.

Özet

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

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).

Giriş

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

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.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

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

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.

  1. 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.
  2. Yüz ve örnek diskleri bir torna 76 mm çapında ve 5.6 mm kalınlığında açın.
  3. Üç equispaced 62 mm çapı kalın daire daha sonra takunya örnekleri güvenliğini sağlamak için kullanılacak örnek disklerdeki üzerinde çapı 5 mm delik.
  4. Her iki örnek plakaların örnekleri çapı neredeyse 10 µm düzlük ve parallelism en büyük ölçüde toleransları ulaşmak için eziyet.
    1. 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.
    2. 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.
    3. 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.
      1. 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.
  5. 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.
    1. 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.
    2. 1.4.2 arasındaki adımları yineleyin.
    3. 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.
  6. Benzer bir yordam alüminyum halka imal etmek 1.1-1.3 adımda anlatıldığı gibi kullanmaktadır.
    1. Dış ve iç çapı 32 mm, ve 41 mm alüminyum tüp sırasıyla, yüzük içine bölüm ve 7 mm kalınlığında taraf karşı karşıya.
    2. 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.
    3. Eziyet, Tur, temiz ve adım 1.4 ayrıntılı yordamlar kullanarak her iki yüzeyler alüminyum Yüzüklerin Efendisi Lehçe.
  7. 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.
    1. Herhangi bir sol-yere yapışkan radyal yuvaları veya aseton kullanarak levhaların yüzeyinden çıkartın.
    2. 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.
    3. POM halkasının iç adım üzerinde altı radyal yuva konumunu işaretlemek ve altı kalınlığı ile delik işaretli yerlerde.
    4. 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.
    5. Bent-ekstra hızlı ayar epoksi kullanarak POM yüzüğü arka yüzeyine bakır iğne ucunun bağlı.
    6. 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.
  8. 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.
    1. 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.
    2. 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

  1. Şekil 4' te gösterilen ısıya dayanıklı sabot derleme bileşenleri toplamak.
  2. 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.
    1. Kap dibindeki delikten termo-çift tel çekin ve termo-çift tel bir konektörüne güvenli.
  3. Kap tam ateş alumina silikat lav rock tüp iki parça hızlı ayar epoksi kullanılarak alüminyum tüp ön uç ve arka uç için uygun.
  4. Termo-çift prob 76.2 mm çap H13 takım çeliği alaşım örnek sahibi delik iyileşiyorsun.
  5. H13 örnek sahibi yüksek sıcaklık çimento veya eşdeğer yüksek sıcaklık yapıştırıcı kullanarak lav tüp ön uç için uygun.
  6. 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.
  7. 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

  1. Örnek ve hedef izopropil alkol ile açık yüzeyini temizlemek ve teyp her yüzeye ilk yüzey aynalar güvenliğini sağlamak için kullanın.
  2. 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.
  3. Namlu ile ipi ve sabot alüminyum kap üzerinde eyebolt üzerinden ip ekleyin.
  4. Sabot etkisi odası doğru bakacak şekilde örnek ile silah varil içine yerleştirin ve hedef sahibi derleme örneği karşı karşıya hedef odanın içine yerleştirin.
  5. Hedef konumunu ilk yüzey ayna hedef örnek ilk yüzey yansıtmayı hizalanır kadar dört POM konumlandırma pimleri ayarlayarak hizalayın.
    1. 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.
  6. Bir oto-kolimatör24 iyi uyum elde etmek için kullanın.
    1. Çapraz prizma arka yüzeyinden yansıyan görüntü örnek üzerinde ilk-yüzey yansıtmadan yansıyan görüntü ile uyumlu edene kadar sahne ayarlayın.
    2. Hedef derleme çapraz prizma arka yüzeyinden yansıyan görüntüsünü ilk yüzey yansıtmadan hedeften yansıyan görüntü ile uyumlu kadar hedef tutucu üzerinde konumlandırma vidaları çevirerek ayarlayın.
  7. İlk-yüzey aynalar örnek ve hedef çıkarın. Ayrıca yansıtıcı ayna, prizma, prizma tutucu ve ayar sahne etkisi odasından kaldırın.
  8. Sabot gaz tabancası ipi kullanarak makat sonuna çekin ve ipi kap kaldır.
  9. Bırakın ~ 2.5 mm sabo ve ısıtıcı kafa mesafe ve buna göre makat yönelik sabo geri hareket engel vidaları uzunluğunu ayarlayın.
  10. 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

  1. 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.
    1. Focuser sonda tutucu altındaki kalınlığı ile delik açıp bir dişli silindirik mıknatıs üzerinde güvenli.
    2. 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.
    3. Optik focuser all-fiber-optik Ude/TDI Girişmölçeri31olarak bağlanmak ve focuser derleme hedef arka yüzeyine doğru nişan hedef sahibi yerleştirin.
  2. 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.
  3. 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.
  4. İki evreli çapa deliklere POM focuser sahibinin üstüne koy ve POM dokundukları kadar çapa ile iki vidayı sıkın.
    1. Focuser sonda tutucu altındaki kalınlığı ile delik açıp bir dişli silindirik mıknatıs üzerinde güvenli.
    2. 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.
    3. İki derleme yapmak ve onları etkisi odasında koymak 4,4 olarak yukarıdaki adımları yineleyin.
  5. 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.
  6. Güç monitor çıkarıp iki alıcı collimators için all-fiber-optik TDI Girişmölçeri31takın.

5. yüksek sıcaklık ters geometri Normal/basınç-makaslama plaka etkisi deneyler yürütülmesi

  1. Birincil flanş etkisi odasının girişteki dört kelepçeler sıkma tarafından güvenli ve ikincil bir flanş cıvatalı bir polyester film kullanarak odası kapatın.
  2. ~ 207 kPa için mühür basınç artışı ve makat sonuna gaz tabancası flanş vida sıkma tarafından kapatın.
  3. Makat uç vakum pompası üzerinde ve hedef hazne sonu vakum pompası üzerinde açın.
  4. 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.
  5. Lazer-genlik tabanlı sabot etkisi hız ölçüm sistemi üzerinde açın.
  6. Isıtıcı işaretli konumuna getirin ve ısıtıcıyı. İstenen örnek sıcaklık değerine ulaşılana kadar 100 ° C artışlarla ısıtıcının sıcaklık artışı.
  7. Ateş baskı yapmak ~ 1103 kPa odasına dökümü ve seçilmiş bağlı olarak istenilen düzeyde yük odasına darbe hızı. Ayrıca, sabo tutucu etkisi odası için güvenli.
  8. Isıtıcıyı ve hemen ısıtıcı yukarı ısıtıcı-şey doğru yukarı hareket ettirin. Tanılama monitör ölçülen sıcaklık örnek yüzeyde sabot ısıl tarafından görüntülenen sıcaklığı kaydedin.
  9. Hemen ateş dökümü odası mühür basınç sıfıra düşüyor sonra mühür Vana ve yayın açın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

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

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...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

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

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 ı...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

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

Yazarlar ifşa gerek yok.

Teşekkürler

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

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.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
% 99,999 ticari saflıkta polikristal alüminyumGoodfellowAL007970El ilanı plakası için malzeme (numune)
H13 takım çeliğiCWRU N/ANumune tutucu için malzeme
Çözelti tedavisi ve yaşı Inconel 718 alaşımYüksek Sıcaklık MetallerYok(1.005 / 1.015 ") Çap x 24 ", Hedef plaka için malzeme
Fotorezist S1805MicroChemN/A Holografikızgara için fotorezist malzemesi
Geliştirici CD-26MicroChemN/AHolografik ızgara için fotorezist geliştiricisi
Alüminyum 6063 tüpMcMaster-Carr4568T19Hedef montajındaki halka için malzeme
Siyah Delrin (R) Asetal Reçine Çubuk (4-1 / 2 "Çap)McMaster-Carr8576K81Hedef montajdaki Delrin tutucu için malzeme
Beyaz Delrin (R), Asetal Reçine Çubuğu (1/4" Çap)McMaster-Carr8572K51Hedef montajındaki Delrin pimleri için malzeme
Alüminyum 6061 tüpMcMaster-Carr9056K24Mermi montajında gövde malzemesi
Alüminyum 6061 çubukMcMaster-Carr8974K88Mermi montajındaki kapak malzemesi
Teflon levhaMcMaster-Carr8711K98Anahtar için malzeme
LAVA-FF - Alümina Silikat diskTeknik ÜrünlerCWR-033116-1
LAVA-FF - Alümina Silikat tüpTeknik ÜrünlerALR11515
Alümina Pan Oluklu Başlı CıvataCeramcoA83200PANSLT0.500
409 N70 Buna-N O-ringO-ring MağazasıB70409
Loctite Hysol 9412 yapıştırıcıLoctite83107
Yüksek Sıcaklık ÇimentolarıOMEGA MühendislikOB-300
Ekstra hızlı ayarlanan epoksiEllsworth4001
Mylar levhaMcMaster-Carr8567K94
İmalat Merkezi :

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. 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).
  3. Gilat, A., Cheng, C. -S. Torsional split Hopkinson bar tests at strain rates above 104s− 1. Experimental Mechanics. 40, 54-59 (2000).
  4. Harding, J., Wood, E., Campbell, J. Tensile testing of materials at impact rates of strain. Journal of Mechanical Engineering Science. 2, 88-96 (1960).
  5. Clifton, R. J., Klopp, R. W. Pressure-shear plate impact testing. Metals handbook. 8, 230-239 (1985).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Prakash, V., Clifton, R. J. Fracture Mechanics: Twenty Second Symposium (vol. 1). , Astm Special Technical Publication. (1992).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Klopp, R., Clifton, R., Shawki, T. Pressure-shear impact and the dynamic viscoplastic response of metals. Mechanics of Materials. 4, 375-385 (1985).
  17. Arvidsson, T. E., Gupta, Y., Duvall, G. E. Precursor decay in 1060 aluminum. Journal of Applied Physics. 46, 4474-4478 (1975).
  18. 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).
  19. Barker, L., Hollenbach, R. Shock wave study of the α⇄ε phase transition in iron. Journal of Applied Physics. 45, 4872-4887 (1974).
  20. Shazly, M., Prakash, V. Shock response of a gamma titanium aluminide. Journal of Applied Physics. 104, 083513(2008).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Prakash, V. A pressure-shear plate impact experiment for investigating transient friction. Experimental Mechanics. 35, 329-336 (1995).
  24. Kumar, P., Clifton, R. Optical alignment of impact faces for plate impact experiments. Journal of Applied Physics. 48, 1366-1367 (1977).
  25. Prakash, V. Time-resolved friction with applications to high speed machining: experimental observations. Tribology Transactions. 41, 189-198 (1998).
  26. Frutschy, K., Clifton, R. High-temperature pressure-shear plate impact experiments using pure tungsten carbide impactors. Experimental mechanics. 38, 116-125 (1998).
  27. 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).
  28. 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).
  29. Grunschel, S. E. Pressure-shear plate impact experiments on high-purity aluminum at temperatures approaching melt. , Brown University. (2009).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Elevated Temperature Plate ImpactPressure Shear ExperimentsBreech end Sabot HeaterGas Gun ModificationsPhotonic Doppler VelocimeterReverse Geometry ImpactThermal Softening AnalysisHigh Temperature Materials TestingDynamic Material CharacterizationCustom Sabot Assembly

İlgili makaleler