Name: Dinamik Kırık ve Parçalanma Sıcaklık Bağımlılığı incelenmesi için bir yöntem (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-06-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 12 s
Description: Öğrenin, gaz tabancasıyla genişleyen silindir geometrisi kullanarak yüksek gerinim hızında dinamik kırılma ve parçalanmayı farklı sıcaklıklarda incelemeyi. Bu yöntem malzeme davranışını anlamaya yardımcı olur.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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

1. Hedef İmalat ve Montaj <ol><li> Katı stoktan istenilen boyutlara Makine hedef silindir. </li><li> Makinede işaretlerini kaldırarak silindir yüzeyini hazırlayın. Bir üniforma yaygın yüzey PDV yansıması için tercih edilir. İyi sonuçlar&gt; 1.200 kum ile hafif ıslak zımpara ile elde edilmiştir. </li><li> 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 </li><li> Silindir montaj halka ve PDV kolunu birleştirin. </li><li> Kinematik bağlar ve PDV kolu üzerine PDV probları bağlayın. </li><li> Ogive arka silindirin arka aynı hizada olacak şekilde hedef silindir içinde ogive takın (bu bir atölye düz yapılmalıdır). &#39;soyulma aw silindiri izin verirken, üç M3 vida yerinde ogive tutmak için tasarlanmıştırgenişleme sırasında &#39;ay. </li><li> Silindirin giriş bağlantı halkasının ön yüzü ile aynı hizada olacak şekilde montaj donanımı hedef silindiri yerleştirin. 6 M4 grub vida ile yerine silindiri sabitleyin. </li><li> Silindir dış duvar uzunluğu boyunca ısıtma / soğutma aparatı ve tahvil termokupl takın. </li><li> Fiber temizlik bezi ile PDV prob liflerinin ucunda FC / APC (yüksük konnektörü, açılı fiziksel temas) konnektörlerini temizleyin ve bir lif kapsamı ile kontrol edin. Bu geri yansımasını azaltmak için çok önemlidir. </li><li> Onlar silindire normal şekilde kabaca sondalar hizalamak görünür (660 nm) Sınıf 3R lazer kullanarak (yani, yansıyan ışık probu geri düşer). </li><li> Bir sirkülatörün kullanarak temel yansıma devreyi kurunuz. Giriş 1 Class 1 1,550 nm lazer bağlayın, giriş 2 PDV prob ve giriş 3&#39;e bir güç metre Hizala PDV sondalar sırayla döndürülen güç maksimize böylece. </li></ol><ol><li> Namlu fiş ve derinlik mikrometre kullanılarak etkisi eğim en aza indirmek için namlunun ucuna hedef halka hizalayın. </li><li> Fragman azaltma sistemi ve kapı koruma takın. </li><li> Varil hedef hizalama fişini yerleştirin. </li><li> Hedef düzeneğini takın ve fiş hizalamak. </li><li> Namlunun ucunda tetik yapmak çifti takın ve zamanlama donanım ve teşhis bağlanın. Ogive üzerindeki mermi etkisi tetikleyen bir şeyle temasa mesafeyi ölçün. </li><li> Yüksek hızlı fotoğrafçılık için dönüm aynalar yükleyin. </li><li> Hedef tankı bağlantı noktaları üzerinden silindir bir dik bir görünüm vermek ve yerine kilitlemek için aynaları hizalayın. </li><li> Hedef tankın dışında hız kameraları ve flaş lambaları yüksek hizalayın. Varil aşağı bakıyor, silindir göre 03:00 yüksek hızlı kamera ve bir flaş lambası yerleştirin. 09:00 at IVV kamera yerleştirin ve00:00 başka flaş lambası. Bu yapılandırmada yüksek hızlı kamera, ön-lit çatlak izleme olacak ve IVV kenar tespiti için karaltı görüntüleri sağlayacaktır. </li><li> Isıtma / soğutma ekipmanları hedef ve vakum besleme throughs bağlayın. </li><li> DİKKAT: Uygun gözlük ve diğer önlemlerle Sınıf IV lazerler, osiloskop ve PDV sistemlerinde açın. </li><li> Kontrol güç seviyeleri PDV sondaları gönderiliyor. PDV sistemi ile, tipik referans için kanal başına 1 mW her sonda yaklaşık 5 mW kullanın. </li><li> Bir güç ölçer ile PDV probların hizasını kontrol edin. PDV sondaları silindir yüzeyinde seyir nerede hizalama kullanımı IR kartı ile bir kez memnun ölçmek için. </li><li> Referans Lazer açın ve her prob tarafından verilen yendi sinyallerinin kalitesini kontrol edin. İstediğiniz sıfır hız yendi frekansını ayarlamak için lazer (lar) dalga boyu ayarlayın (bu yaklaşık 5 GHz set). </li><li> Hedefle ali ile bir kez memnungnment, tetik konumu, kamera ve ayna hizalama, PDV prob uyum ve konumu ve azaltma çerçevesi hedef tankı kapatın. </li><li> Hizalama fişini çıkarın; mermiyi yükleyin. </li><li> Kurulum kameraları ve aydınlatma (kare hızı, pozlama, zamanlamaları) ve test görüntüleme gerçekleştirmek. Tipik kare hızları yaklaşık 0,5 mikro saniye olduğu bir pozlama ile yaklaşık 250.000 kare / sn her iki kameralar için vardır. İlk görüntü, normal çarpma anı ile aynı zamana denk olduğunu. </li></ol> 3. Ateşleme Hazırlık <ol><li> Gerekli ateşleme basıncına uygulanabilir makat diyafram takın. </li><li> Makat kapatın ve hedef tank tahliye başlar. 50 mTor bölgesinde bir vakum seviyesi için Amaç. </li><li> Nihai tüm teşhis kurulum (osiloskop gecikmeler, tetikleyicileri, kamera ayarlarını vs.) yapın. Bölüm başına 50 mikro-sn de PDV ayarlama osiloskop, 25 puan başına Yönlendirme ve İcra Komitesinin ve% 20 Ön tetikleme 500 mikro-saniyeye pencere vermek. O Triggerscilloscopes ve kameralar gibi sıfır zaman etkisinin zamanla çakışır. </li><li> Nihai tetik testi; çek zamanlamaları doğru. </li><li> Lazerler açın; kol kameraları. </li><li> Yakın bir oda; sağlayan lazer ve yüksek basınç kilitleri doğru konumda bulunmaktadır. </li><li> LabVIEW yazılımı kullanılarak gerektiği gibi ısıtma / soğutma başlayın. </li><li> Gerekli ateşleme basıncına silahı şarj edin. </li><li> Basınçta, son bir kontrol yapmak zaman tüm teşhis sistemleri silahlı söyledi. </li><li> Isıtma veya soğutma düzeneği izole edin. </li><li> Geri sayım &quot;3, 2, 1 YANGIN.&quot; </li><li> Hedef ve yakalama tankları havalandırın. </li><li> Tüm osiloskop ve kamera verilerini kaydedin. </li></ol> 4. Mesaj Shot <ol><li> Lazerler kapatın ve tamamen atmosfer eşitlemek silah bekleyin. </li><li> Hedef tankı açın tüm metal parçaları toplamak ve Ti-6Al-4V sıralamak. </li></ol> 5. Veri Analizi <ol><li> PDV os KZFD analizi gerçekleştirmekcilloscope verileri Ao ve Dolan 12 analizi başına hız geçmişini azaltmak için. </li><li> Ekipman tabloda belirtilen gibi yazılım ile Proses yüksek hızda görüntüleme verileri. Yüksek hızlı kamera görüntüleri yetmezliği zaman ve zorlanma sağlamak ve çatlak oluşumu ve büyüme analizini sağlayacaktır. IVV gelen silhouetted görüntüleri silindirin tam deformasyon profilini incelemek için açık bir kenar sağlar. </li><li> Tedbir ve kurtarılan parçaları tartın. Böyle tutuklanan kırıklar gibi ilginç özelliklere sahip parçaları seçip mikroskopi için onları hazırlamak. <ol><li> Bölüm, montaj ve parçaları parlatmak; Daha sonra elektron mikroskopta analiz. Elektron geri yansıma kırılma kırılma yüzeyleri soruşturma ve arıza moduna tanımlamak için ikincil elektron görüntüleme yanında doku ve mikro hakkında bilgi sağlar. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Jones, D. R., Chapman, D. J., Eakins, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+gas+gun+based+technique+for+studying+the+role+of+temperature+in+dynamic+fracture+and+fragmentation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">A gas gun based technique for studying the role of temperature in dynamic fracture and fragmentation.</a> J. Appl. Phys. 114, 173508(2013).</li>
<li>Liao, S. C., Duffy, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adiabatic+shear+bands+in+a+Ti-6Al-4V+titanium+alloy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mech.+Phys.+Solids%22%5BJournal%5D)">Adiabatic shear bands in a Ti-6Al-4V titanium alloy.</a> J. Mech. Phys. Solids. 46 (11), 2201-2231 (1998).</li>
<li>Mott, N. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fragmentation+of+shell+cases%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+R.+Soc.+Lond.+A%22%5BJournal%5D)">Fragmentation of shell cases.</a> Proc. R. Soc. Lond. A. 189 (1018), 300-308 (1947).</li>
<li>Hoggatt, C. R., Recht, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fracture+behavior+of+tubular+bombs%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Fracture behavior of tubular bombs.</a> J. Appl. Phys. 39 (3), 1856-1862 (1968).</li>
<li>Banks, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fragmentation+behavior+of+thin-walled+metal+cylinders%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">The fragmentation behavior of thin-walled metal cylinders.</a> J. Appl. Phys. 40 (1), 437-438 (1969).</li>
<li>Warnes, R. H., Duffey, T. A., Karpp, R. R., Carden, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+technique+for+determining+dynamic+metal+properties+using+the+expanding+ring%5BTitle%5D)+AND+%22Los+Alamos+Scientific+Laboratory+Report%22%5BJournal%5D)">Improved technique for determining dynamic metal properties using the expanding ring.</a> Los Alamos Scientific Laboratory Report. , (1980).</li>
<li>Niordson, F. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+unit+for+testing+materials+at+high+strain+rates%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Mech%22%5BJournal%5D)">A unit for testing materials at high strain rates.</a> Exp. Mech. 5 (1), 29-32 (1965).</li>
<li>Grady, D. E., Benson, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fragmentation+of+metal+rings+by+electromagnetic+loading%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Mech%22%5BJournal%5D)">Fragmentation of metal rings by electromagnetic loading.</a> Exp. Mech. 23 (4), 393-400 (1983).</li>
<li>Winter, R. E., Prestidge, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+technique+for+the+measurement+of+the+high+strain+rate+ductility+of+metals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mat.+Sci%22%5BJournal%5D)">A technique for the measurement of the high strain rate ductility of metals.</a> J. Mat. Sci. 13 (8), 1835-1837 (1978).</li>
<li>Vogler, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fragmentation+of+materials+in+expanding+tube+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Imp.+Eng%22%5BJournal%5D)">Fragmentation of materials in expanding tube experiments.</a> Int. J. Imp. Eng. 29, 735-746 (2003).</li>
<li>Strand, O. T., Goosman, D. R., Martinez, C., Whitworth, T. L., Kuhlow, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compact+system+for+high-speed+velocimetry+using+heterodyne+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Inst%22%5BJournal%5D)">Compact system for high-speed velocimetry using heterodyne techniques.</a> Rev. Sci. Inst. 77, 083108(2006).</li>
<li>Ao, T., Dolan, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SIRHEN%3A+A+data+reduction+program+for+photonic+Doppler+velocimetry+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Sandia+National+Laboratories+Report%22%5BJournal%5D)">SIRHEN: A data reduction program for photonic Doppler velocimetry measurements.</a> Sandia National Laboratories Report. , (2010).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Bu yöntem, bu tasarım özgü, ~ 1000 K&#39;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...

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 herhangi bir deneyde gözlemlenebilir kırıkların sayısını sınırlar ve tespit edilecek başarısızlık istatistiği ile ilgili önemli bilgiler engeller. genişleyen silindir testi şekilde karakterize etmek için iyi bilinen bir teknik olan materya bölgesindekils başarısız ve yüksek hızlı yük altında fragmanı. Testte, ilgi konusu bir malzemeden yapılmış bir tüp eşit duvarda bir basınç dalgası başlatılması ve silindir genleşmesine neden, iç çevresi boyunca yüklenir. Yakında bu radyal dalga yayar ve çevresi düzgün bir gerilme çember stresi hakimdir. Gerilme ve şekil değiştirme oranı gibi kırılma ve parçalanma davranışı malzemenin özelliklerine göre yalnızca yönetilir silindirin etrafına aynıdır. Test genellikle büyük örnek çevreleri üniforma stres 1 altında birden fazla arıza sitelerinin başlatılmasını teşvik olarak yukarıda belirtilen sorunu azaltır. Bu deneysel tekniğinin geliştirilmesi temel amaç genişleyen silindir kırılma ve parçalanma davranış sıcaklığın rolü çalışma sağlamaktı. numune sıcaklığının kontrolü ne kadar dinamik gerilim kuvveti araştırılmasında, kırılma mekanizması ve fragmanının sağlayacaktırmalzemenin entation davranışı etkilenir. Metallerde Örneğin, sıcaklığın artış sonuçta başarısız önce fazla plastik işi uzlaşmacı, sünek kırılma kırılgan bir kaymasına neden olabilir. Böyle Ti-6Al-4V gibi bazı malzemeler de adyabatik kayma yerelleştirme 2 sergileyebilir. Örnek deforme ederken, plastik çalışma ısı üretir. Bu sıcaklık artışı sonucunda yumuşatıcı oranı deformasyon sertleştirme çalışma hızından daha büyük olduğu takdirde, plastik deformasyon büyük bir miktarı, bir çok lokal bir bandı (adyabatik kesme bant) &#39;de meydana geldiği, bir istikrarsızlık oluşturabilir. Bu yanıt bir nedeniyle zayıf ısı iletkenliği Ti-6Al-4V teşvik edilmektedir, ve potansiyel olarak bu tür hafif zırh gibi uygulamalar için etkinliğini kısıtlayabilir. Bu yeni test yaklaşımı iki temel kriterleri karşılaması gerekir. Öncelikle, yöntem 10 4 saniye -1 sırasına bir radyal gerilme oranı üretmek gerekir, genellikle balistik görülen vedarbe olayları, daha geleneksel yükleme düzenleri istihdam önceki çalışmalara karşılaştırma yapılmasına olanak sağlayacak. İkincisi, tahrik mekanizması deneyler arasında tutarlılığı sağlamak için numune sıcaklığı etkilenmemiş olması gerekir. İlk silindir genişletme mekanizmaları ya sadece doğrudan örnek silindiri 3-5 doldurma veya bir ara sürücüsünü kullanarak, patlayıcı ücretleri kullanılır. İkinci durumda bir tampon numunesi da bir patlayıcı içeren bir çelik silindir üzerine yerleştirilmiştir 6 kullanılır. bariz bir sınırlılık, Örnek silindiri (patlayıcının biçiminde) işletim malzeme ihtiva silindiri ısıtma da yükü ısıtmak olmasıdır. Bu doğrudan ücretten başlatılmasını neden olmasa da patlayıcının birçok çeşit örnek silindirden dışarı eriyecek bir polimerik bağlayıcı madde içerir. Soğuduğunda Aynı şekilde, bazı patlayıcılar son derece hassas hale gelir. Bu patlayıcı sürücüler sıcaklığı çalışma için uygun değildir anlamına gelir. Bir alternatifyöntem genişleme Lorentz kuvveti kullanır - örnek sürücü bobin 7, 8 üzerine yerleştirilir yüksek akım örnekteki tersi bir akımı indükleyen, bu sürücü bobin (genellikle ağır göstergesi bakır tel) enjekte edilir.. Bu karşıt akımlar birbirlerine karşı hareket manyetik alanlar, manyetik basınç iç yüzeyinden dışarı doğru örnek sürüş ilişkili olması. Yine, malzemenin ısıtılması olumsuz numune içindeki bakır bobin sürücü etkileyecektir. Gaz tabancalar 1970&#39;lerin sonlarından bu yana 9 silindir genişlemesi için kullanılmaktadır. Bu deneylerde, silindir içinde ekleme için kullanılan malzeme, bir polimer tahrik hem de merminin bir sonucu olarak verilen ve darbe ile deforme yerleştirin vardır. Bu parça, tipik haliyle bir lastik ya da plastik 10, ciddi ısı etkilenecek olan gücü ve süneklik. Isıtma elemanı çok yumuşak hale getirecek ve soğutma zamanından önce başarısız bu yüzden kırılgan bir şekilde davranır yapacaktır. <p cÖnceki silindirde genleşen tekniklerin aksine lass = &quot;jove_content&quot;&gt;, burada açıklanan yöntem, sıcaklıkları (100-1000 K) geniş bir aralık üzerinde tekrar edilebilir bir yükleme sürücü sağlamak için ilk. Bizim tekniği (bizim durumumuzda mermi) genişleme sürmek için kullanılan malzeme çarpma noktasına kadar silindirden ayrı olmasından tektir. Sonuç olarak, örnek silindirin başlangıç ​​sıcaklığından etkilenmez ve tekrarlanabilir yük sağlar. Deneysel geometrisi silindirin uzunluğu boyunca yaklaşık yarısı bulunan ucu ile hedef silindir içine monte ogive bir çelikten oluşmuştur. Bir tek aşamada hafif gaz gun daha sonra 1000 metre / saniyeye kadar hızlarda silindire bir konkav yüzü olan bir polikarbonat mermi başlatmak için kullanılır -1. Hedefin eksen silindir dikkatle tekrarlanabilir ve homojen yük kolaylaştırmak için gaz namlu eksenine hizalanmış olduğunu. po etkisi ve sonraki akışsözde sert çelik ogive etrafında lycarbonate mermi, iç duvarından genişleme içine silindir sürücüler. ogive insert ve merminin konkav yüzü geometrisi dikkatle silindirin istenilen genişleme oluşturmak için hidro-kod bilgisayar simülasyonları kullanarak optimize edilmiştir. Gücünü tahrik mekanizması tutarlı kalır sağlanması, ilgi konusu sıcaklık aralığı üzerinde polikarbonat merminin çok daha yüksek olduğu için ogive 4340 alaşımlı çelik kullanma sıcaklıkta silindir ile deney sağlar. Isıtılmış ve soğutulmuş deneylerden kazanılan Ogives yalnızca etkinin bir sonucu olarak en az deformasyon sergiler. Örnek silindirin ısıtma ve soğutma ogive ucun arka işlenmiş bir girinti içine sıcaklık kontrol donanımı yüklenmesi ile gerçekleştirilir. Kriyojenik sıcaklıklarda (~ 100 K) numunenin soğutma için, ogive girinti, bir alüminyum kapak ile kapatıldı ve sıvı azot F&#39;dirboşluğu yoluyla izin verilmelidir. Hedef silindir gibi örnek iletimi yoluyla soğutulur ogive ile büyük bir temas alanı vardır. 1000 K yaklaşan sıcaklıklarda hedef silindir ısıtmak için, bir seramik ve Nikrom direnç ısıtıcısı ogive girintiye yerleştirilir. Bir yüksek akım güç kaynağı ogive ve silindir ısıtma, 1 kW&#39;a kadar sağlar. Silindir ve ogive termal hedeften izole edilmiştir MACOR seramik aralama kullanımı yoluyla tek aşamalı gaz-gun monte. Tank termal manipülasyon yardımları deney sırasında orta vakum (&lt;0.5 Torr) altında tutulur. Silindirin parçalanma sürecini teşhis etmek amacıyla, deneysel tasarım silindir boyunca noktalarda genişleme hızını ölçmek için, frekans-dönüşüm PDV birden fazla kanalı içerir. PDV derece dinamik olaylar sırasında yüzey hızlarının ölçümü sağlayan nispeten yeni 11, fiber optik bazlı interferometri tekniğidir. Bir PDV Ölçüm sırasında, Doppler ışığı hareket eden yüzey hızı ile doğrudan orantılı olan bir atım frekansı oluşturmak un kaydırmalı ışık ile birleştirilmiş olan bir fiber optik prob kullanılarak ilgi konusu bir hareket eden yüzey yansıyan kaymıştır. Esasen, bir PDV sistem GHz aralığındaki rekor yendi frekanslarına yakın kızıl ötesi (1.550 mil) iletişim teknolojisindeki gelişmeler kullanılarak hızlı Michelson interferometresi olduğunu. Mevcut çalışmada kullanılan 100 mm odak uzunluklu PDV problar için montaj sistemi bu silindirin sıcaklığı izole edilir ve kolayca uyum sağlar olmasını sağlar. 100 mm&#39;lik odak uzaklığı problar kullanılarak ek bir avantajı, bütün silindirin genişlemesi profilini ölçmek için yüksek hızlı fotoğraf mümkün kılmak için yeterli bir optik erişim sağlamasıdır. . silindir boyunca dört sonda, MS düzenlenmesi ve konumu, Şekil 1 &#39;de gösterilen iki adet yüksek hızlı kameralar burada kullanılmaktadır; yüksek hızlı video kamera Phantom V16.10 24 fotoğraf çekimi, 250.000 fps ve IVV UHSi 12/24 çerçeveleme kameraya çalışan. IVV kamera silindir doğru izlenebilir silindirin radyal genişleyen kenarı sağlayan siluet aydınlatılmış şekilde aydınlatılan edilir. Phantom kamera arızası başlatma ve parçalanma sürecini görüntüleme ışıklı cephesidir. yüksek hızlı fotoğrafçılık sonra tam numune boyunca zorlanma ve gerilme oran vermek velosimetri ile ilişkili olabilir. yüksek hızda görüntüleme da başarısızlık suşu doğru ölçü ve yüzey boyunca kırık desenleri sağlar. Aşağıdaki protokol bölümünde sunulan deneysel teknik, farklı bir kırılma mekanizmaları aktif ya da bastırılabilir içinden genişleyen silindir deneyde, örnek sıcaklığını kontrol etmek için bir araç sağlar. Bu teknik, dinamik yükleme senaryoları sıcaklığın rolünün daha kapsamlı bir anlayışa yol açacaktır.

<table><tbody><tr><td>1,550 nm CW Lazer</td><td>NKT Fotonik</td><td>Koheras Ayarı</td><td>x 2</td></tr><tr><td>1,550 nm Güç Amplifikatörü</td><td>NKT Fotonik</td><td>Koheras Boostik HPA</td><td></td></tr><tr><td>Gecikme Jeneratörleri</td><td>Kuantum Bestecileri</td><td>9500+ Dijital Gecikmeli Darbe Üreteci</td><td>8 çıkışlı versiyon</td></tr><tr><td>Stanford Araştırma Sistemleri</td><td>DG535 Dijital Gecikme Jeneratörü</td><td></td><td></td></tr><tr><td>16 Kanallı Sayısallaştırıcı</td><td>Agilent Technologies</td><td>U1056B Şasi + 4 X U1063A Sayısallaştırıcı</td><td></td></tr><tr><td>Yüksek Bant Genişliğine Sahip Osiloskoplar</td><td>Teledyne LeCroy</td><td>WaveMaster 816Zi-A</td><td>Genleşme Hızı, Gen 3 PDV</td></tr><tr><td>Tektronix</td><td>DPO71604C</td><td>Mermi Hızı, Gen 1 PDV</td><td></td></tr><tr><td>Yüksek Hızlı Görüntüleme Sistemleri</td><td>Vizyon Araştırması</td><td>Phantom v16.10</td><td></td></tr><tr><td>Görünmez Görüş</td><td>IVV UHSi-24</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zeiss Optics Planar</td><td>T* 1,4/85</td><td>85 mm Prime Lens</td><td></td></tr><tr><td>Nikon</td><td>AF-S Nikkor 70-200 mm f/2.8 ED VR II</td><td>70-200 mm Telefoto Lens</td><td></td></tr><tr><td>Flaş</td><td>Lambası Bowens</td><td>Gemini Pro 1500 W</td><td>x 2</td></tr><tr><td>PDV Prob Lazer</td><td>2000</td><td>LPF-04-1550-9/125-S-21.5-100-4.5AS-60-3A-3-3</td><td>x 4 (Özel sipariş)</td></tr><tr><td>PDV Sistemi</td><td>Şok Enstitüsü tarafından şirket içinde üretilmiştir Fizik</td><td>Özel Yapı</td><td>3rd Nesil (Yükseltilmiş) 8 Kanallı Taşınabilir PDV Sistemi</td></tr><tr><td>Kontrol Yazılımı</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2013</td><td></td></tr><tr><td>Isıtma için Kontrol Donanımı</td><td>National Instruments</td><td>NI-DAQ 6009 USB</td><td></td></tr><tr><td>Isıtma Güç Kaynağı</td><td>BK Precision</td><td>BK1900</td><td></td></tr><tr><td>Termokupl Logger</td><td>Pico Teknolojisi</td><td>TC-08</td><td></td></tr><tr><td>100 mm Tek Kademeli Hafif Gaz Tabancası</td><td>Physics Applications, Inc. (PAI)</td><td>Özel Yapı</td><td>~2 kg mermi ile en az 1.000 m/sn hıza sahip</td></tr><tr><td>Görüntü analiz yazılımı</td><td>National Institutes of Health</td><td>ImageJ</td><td>Açık kaynaklı, ücretsiz</td></tr><tr><td>Görüntü analiz yazılımı</td><td>Mathworks</td><td>MATLAB r2014a</td><td>Görüntü işleme araç kutuları ile</td></tr><tr><td>Malzeme kesit testeresi</td><td>Struers</td><td>Accutom-50</td><td></td></tr><tr><td>Elektron Mikroskobu</td><td>Zeiss</td><td>Auriga</td><td></td></tr><tr><td>Elektron Geri Saçılma Kırınım</td><td>Bruker</td><td>e-Flash 1000</td><td></td></tr><tr><td>EBSD yazılımı</td><td>Bruker</td><td>eSprit</td><td></td></tr></tbody></table>

dinamik kırık ve parçalanma sıcaklık bağımlılığı incelenmesi için bir yöntem

A Method for Studying the Temperature Dependence of Dynamic Fracture and Fragmentation

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.

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&#39;deki gibi bir görüntü üreten her çerçeve için veri hat çıkışı elde etmek için kullanılabil...

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.

Dinamik Kırık ve Parçalanma Sıcaklık Bağımlılığı incelenmesi için bir yöntem

The dynamic fracture of a body is a late-stage phenomenon typically studied under simplified conditions, in which a sample is deformed under uniform ...

Aşağıdaki deneyin amacı, bir malzemenin çeşitli başlangıç numune sıcaklıkları altında, yüksek gerinim hızına sahip çekme yüklemesi altındaki dinamik kırılmasını ve parçalanmasını incelemek için bir yöntem geliştirmektir. Bu işlem, numunenin içinde sıcaklık kontrol düzeneği olan çelikten yapılmış O-ring şeklinde bir ek parça içeren içi boş bir silindir biçiminde olduğu, gaz tabancasıyla tahrik edilen genişleyen silindir geometrisi ile gerçekleştirilir. İkinci adımda, hedef silindir gaz tabancası namlusunun ucuna paralel olarak monte edilir; silindir boyunca birkaç noktada genişleme hızını ölçmek için lazer tabanlı simetri tanılamaları kurulur ve kırılma başlangıcını ve büyümesini takip etmek için yüksek hızlı görüntüleme kullanılır.Ardından, silindir istenen sıcaklığa getirilir ve polikarbonat mermi hedefe doğru fırlatılır. Mermi ile OJ ek parçası arasında meydana gelen çarpışma, polikarbonatın dışarı doğru akmasına neden olarak silindiri tekdüze radyal genişlemeye zorlar ve bu da çevresel yönde bir çekme gerilme durumu oluşturur. Daha sonra vela simetrisi ve yüksek hızlı görüntüleme, malzemenin sıcaklığa bağlı deformasyon hatası ve parçalanma özelliklerini belirlemek için kullanılırken, kırılma mekanizmalarını tespit etmek için parça analizi gerçekleştirilir.Bu tekniğin, klasik winter tekniği veya patlayıcı kullanımı ya da çekme tipi split Hopkinson çubukları gibi mevcut diğer yöntemlere göre temel avantajı, numunedeki yükleme veya gerinim hızı gibi deneysel faktörleri etkilemeden, başlangıç numune sıcaklığının etkisini inceleyebilmemizdir. Deney hazırlıklarına; titanyum alaşımı titanyum, ağırlıkça %6 alüminyum, %4 vanadyum veya Ti-6Al-4V'den işlenmiş bir hedef silindir ile başlayın. Silindir, 150 mm uzunluğunda, 50 mm iç çapında ve 4 mm et kalınlığındadır.Yüzey finişi, işleme izlerinden arındırılmış olmalı ve foton doppler hız simetrisi ile kullanım için hafif difüz bırakılmalıdır; ardından silindir boyunca termokuplların bağlanma işlemine geçiniz. Hedefin montajına başlayınız. Öncelikle OJ ekini silindirin arka kısmına yerleştiriniz ve sabitleme vidalarıyla sabitleyiniz.Ardından, silindiri ve O jive düzeneğini montaj kovanına yerleştirin. Setuskur vidalar ile sabitleyin. Bu aşamada, ısıtma veya soğutma aparatını kurun.Bu deney için, mikro dirençli yükü O jive ekleminin arkasına yerleştirin. Silindir boyunca sıcaklık ölçümü yapılmasına olanak tanıyan termokupların ve simetriyi kanıtlayan probların bulunduğu nihai düzenek burada görülmektedir. Nihai hedef düzeneği, karşılaştırma amacıyla gaz tabancası mermisinin yanında gösterilmiştir.Prob konnektörlerini temizledikten sonra, yaklaşık bir hizalama için probları, prob üzerinden silindire yönlendirilen görünür bir lazerle (660 nanometrelik lazer ışığımızla) kabaca hizalayın. Yansıyan ışık tekrar probun üzerine düşene kadar probu ayarlayın. 1.550 nanometrelik bir lazer ve optik sirkülatör kullanarak daha kapsamlı bir hizalamaya geçin.Toplanan yansıtılmış ışık miktarını ölçmek için, maksimum değere ulaşana kadar her bir probu ayarlayın. Hedef hazır olduğunda, gaz tabancasıyla çalışmaya başlayın. Namlunun ucuna dikkatlice işlenmiş bir hizalama tapası yerleştirin.Ardından, hedef düzeneğini tıpanın üzerine yerleştirin ve silindir namluyla eş eksenli hale gelene kadar hedef bağlantısını ayarlayın. Hedef hizalandığında, ısıtma bobinini yüksek akım kablolarına ve optik fiberleri foton Doppler hızölçer simetri sistemine bağlayın.Zamanlama donanımı için bir tetikleyici kurmak üzere namluya geri dönün. Namlunun ucuna, mermi namludan çıkarken bir devreyi tamamlayacak şekilde bir tetikleyici çifti yerleştirin. Ardından, çarpma zamanının tahmin edilmesine olanak tanımak için tetikleyiciden O jive üzerindeki çarpma noktasına olan mesafeyi ölçün.Bu aşamada, yüksek hızlı görüntüleme sistemini kurun. Görüntüleri gaz silahının optik portu üzerinden iletmek için aynalar kullanın. Flaş lambalarını, silindire önden ve üstten bakacak şekilde yerleştirin.Hedef tankının dışına, silindire hizalanmış ve odaklanmış yüksek hızlı bir kamera yerleştirin. Silindir, genişleme payı bırakılacak şekilde kareyi neredeyse tamamen doldurmalıdır. Her şey hazır olduğunda, foton doppler vela simetri sistemindeki lazerler için uygun güvenlik önlemlerini alın.Ardından vela simetri sistemini ve osiloskopları açıp vela simetrisini kontrol edin. Güç seviyelerini ve hizalamayı ölçün. Sonrasında, silindirin arka kısmından vela simetri problarının odaklandığı noktaya olan mesafeyi belirlemek için bir kızılötesi görüntüleme kartı kullanın.Her kanal için sinyali kontrol etmek amacıyla referans lazerini açın. Sıfır hız vuruşunu beş gigahertz olarak ayarlayın. Tüm tanılamaların son testi yapıldıktan sonra, hizalama tapasını çıkarın ve tankı kapatın.Hedef tankını yaklaşık 50 mbar'a tahliye ederek ve zamanlama donanımını yüksek hızlı görüntüleme ve osiloskop için ayarlayarak mermiyi ateşlemeye hazır hale getirin. Sıfır zamanı, tahmini çarpma zamanı ile örtüşmelidir. Odayı güvenli hale getirip kontrol odasına geçmeden önce lazerleri açın ve tanımsal araçları aktif hale getirin.Kontrol odasından; hedefi istenen sıcaklığa kadar ısıtmaya başlayın. Sıcaklığa ulaşıldığında, silahı istenen ateşleme basıncına kadar doldurun.Ateşleme basıncına ulaşıldığında, son bir kontrol yapın. Isıtma güç kaynağını kapatın. Geri sayıma başlayın ve 3, 2, 1 diyerek ateşleyin.Ateşlemeden sonra, gaz tabancasını bükün ve tabanca atmosferik basınca dönerken kamera verilerini kaydedin. İşleme devam etmek güvenli olduğunda, silah odasına dönün, lazeri kapatın ve osiloskop verilerini kaydedin. Kalıntıları toplamak için hedef tankını açarak devam edin.Kalıntılar, Tie 64 ve diğer metal parçalarından oluşacaktır. Tie 64'ün daha sonra çıkarılması ve analizi için tüm metalik parçaları tanktan uzaklaştırın. Bu yüksek hızlı video, 150 K sıcaklıktaki bir titanyum alaşımlı silindiri göstermektedir. Projektil hızı saniyede 1000 metre idi.Çerçeveleme kamerası, 0,7 mikrosaniye pozlama süresiyle her 10 mikrosaniyede bir görüntü topladı. Zamanın bir fonksiyonu olarak genişleme hızını veren bu grafik için veriler Botone Doppler vela simetrisi ile sağlanmıştır. İki düz çizgi 150 K silindir için geçerlidir.Siyah eğri pro konumunu temsil etmektedir. O jive'ın yaklaşık ucunda, kırmızı eğri O jive boyunca daha gerideki bir noktayı temsil etmektedir. Karşılaştırma amacıyla, noktalı eğriler 800 K sıcaklıktaki bir silindire ait verileri sunmaktadır. Burada da siyah eğri O jive ucunda, kırmızı eğri ise daha geridedir.Söz konusu silindirde, pik hızdan sonra daha az yavaşlama görülmektedir; bu da kırılmanın daha erken başladığını göstermektedir. Burada, düz renkli eğriler, 150 K sıcaklıkta tutulan silindirin uzunluğu boyunca dört farklı noktada biriken radyal gerinimleri temsil etmektedir. Noktalar ve bunları birbirine bağlayan kesikli çizgi ise sağdaki eksen kullanılarak belirlenen görünür çatlak sayısını göstermektedir. Yüksek hızlı videodan alınan bu görüntüler, kırılmanın zamansal aktivasyonu hakkında bilgi toplanmasına olanak tanır.Burada, yüksek hızlı görüntüleme ve hız ölçümleri gibi burada sunduğumuz prosedürlerin ardından, 150 K silindirinde çok sayıda boylamsal çatlak belirgin hale gelmiştir. Geri kazanılan fragmanların dikkatli analizi, numunede parçalanmaya neden olan kırılma mekanizmalarını ortaya çıkarabilir.

a-method-for-studying-temperature-dependence-dynamic-fracture

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Biz mevcut deneyler hangi gerçek nükleer yakıt, kaplama ve davranışlarını radiance spektroskopisi ve Termal Analiz çalıştığı süre 3000 K ötesinde sıcaklığa ısıtılmış lazer çevreleme malzemelerdir. Bu deneyler, bir laboratuvar ölçekte lav fazlı bir nükleer reaktör çekirdek erime takip oluşumu simülasyonu.

Lazer-Isıtma ve bir nükleer santral kazası simüle Radiance spektrometresi çalışma koşullarında nükleer malzeme için

Bu makale, biz bir yana Güz Araçlı armatürleri bir standart servo hidrolik çerçeve monte kullanarak kalça yapılandırmasına test kadavra proksimal femora kırık için bir protokol mevcut. Dokuz sayısallaştırılmış sinyal güçleri, anlar ve deplasman iki yüksek hızda video akışları ile birlikte oluşan test sırasında elde edilir.

Yöntemi ve femur kırığı bir yana sonbahar üzerinde Hip konumda sınama Araçlı fikstür

Bu protokol için uyluk yüzey suşları kırık dijital görüntü korelasyon tekniği kullanarak test sırasında tahmin edilir. Yöntem yenilik uyluk yüzey, dikkatli bir şekilde belirtilen aydınlatma, yüksek hızlı video yakalama ve dijital görüntü korelasyon analizi zorlanma hesaplamalar için bir yüksek karşıtlık Stokastik benek desen uygulama içerir.

Kadavra Femur kortikal suşları kullanarak dijital görüntü korelasyon test kırık sırasında tahmin etmek için bir yöntem

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.

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

Biz kayalar ve sinkrotron sondası ile birleştiğinde bir çok örs deformasyon aparatı içinde mineral toplamları sıkıştırma deneyler için ayrıntılı yordamlar rapor. Bu tür deneyler miktar sonuçta ışık üstünde sıkıştırma oluşum geomaterials içinde tutuyor stres dağıtım örnekleri içinde izin.

Kayalar ve Mineral toplamları x-ışını kırınım sinkrotron tabanlı kullanarak soğuk sıkıştırma sırasında stres dağıtım

Burada, ex situ ve in situ incelemeler metalik bardaklarda yapısal dönüşümleri tanımlamak için bir iletişim kuralı mevcut. Hyperfine etkileşimleri denetlemek nükleer tabanlı analitik yöntemleri çalıştırmaya başladık. Biz Mössbauer spektrometresi uygulanabilirliği ve sinkrotron radyasyon nükleer ileri saçılma sıcaklık uygulamalı deneyler sırasında göstermek.

Ex Situ ve yapısal dönüşümleri in Situ soruşturma yöntemleri: Metalik gözlük kristalleşme olgusu

Microstructurally küçük yorgunluk çatlamak büyüme davranış toplu deformasyon alanı alt tahıl düzeyinde ortaya çıkarmak için çatlamak büyüme hızı ölçüm ve soy-alan analizi birleştirerek yeni bir metodolojik yaklaşım kullanarak araştırıldı.

Microstructurally küçük yorgunluk ölçülerini tam alanlı zorlanma dijital görüntü korelasyon yöntemi kullanarak yayma çatlamak

Bu protokol, bir briket örneğinin nasıl hazırlanacağını ve farklı CO2 basınçlarında bir briket ile tek eksenli sıkıştırma deneyi görselleştirilen ve sabit hacimli gaz-katı bağlantı test sistemini kullanarak nasıl yapılacağını gösterir. Ayrıca, CO2 adsorpsiyon tarafından indüklenen kömür fiziksel ve mekanik özellikleri açısından değişiklikleri araştırmak amaçlamaktadır.

A tek eksenli sıkıştırma deney ile CO2-rulman kömür kullanarak bir Visualized ve Constant-hacim gaz-katı kavrama test sistemi

Yerinde geometrilerinde yamal eden fitosilikat bakımından zengin fayların sürtünmesi, toz eşdeğerlerinin sürtünmesine göre önemli ölçüde daha düşüktür.

Kumaşın Fosilikat Bakımından Zengin Tektonik Fayların Sürtünme Özelliklerindeki Rolü

Bu çalışmada, yapışkan eklem değerlendirme testi sırasında çatlak yayılımını ve mekanik davranışı izlemek için mekanoluminesan (ML) görselleştirmenin kullanımını açıklayan bir protokol sunulmuştur.

Eklem Değerlendirmesi için Çatlak Yayılımının Mekanoluminesan Görselleştirilmesi

Öğrenin, gaz tabancasıyla genişleyen silindir geometrisi kullanarak yüksek gerinim hızında dinamik kırılma ve parçalanmayı farklı sıcaklıklarda incelemeyi. Bu yöntem malzeme davranışını anlamaya yardımcı olur.

Dinamik Kırık ve Parçalanma Sıcaklık Bağımlılığı incelenmesi için bir yöntem

Daha fazla video keşfet