ניצוח גבוהות בטמפרטורה רגילה, בשילוב לחץ-הטיה צלחת ההשפעה ניסויים באמצעות מערכת החימום Sabot עכוז-end

יישומים הנדסיים, חומרים נחשפים למגוון רחב של מחלות, אשר יכול להיות סטטי או דינמי בטבע, יחד עם רמות גבוהות של דפורמציה, טמפרטורות הנעות בין חדר ליד נקודת ההיתוך. תחת אלה הקצוות thermomechanical ההתנהגות גשמי יכול להשתנות באופן קיצוני; לפיכך, במשך קרוב למאה שנה, מספר ניסויים פותחו מכוונים כלפי חיטוט התגובה דינמי ו/או מאפיינים אחרים של התנהגות גשמי ואילו תחת מבוקר טעינת משטרים^{1,2,3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14}. מתכות טעון ב נמוך למתח ביניים תעריפי (/s^{0 -6}-10 10), בורג סרוו-הידראולי או דיוק מכונות בדיקה יוניברסל שימשו כדי ללמוד את התגובה גשמי נתון טעינה מצבים שונים, רמות של דפורמציה. אך כמו המתח יישומית מחיריהם מעבר בשערים למתח ביניים (כלומר., > 10²/s), טכניקות אחרות ניסיוני הכרחי על מנת לחקור את התגובה מכני. לדוגמה, ב להעמיס שערי 10³/s עד 5 × 10⁴/s בגודל מלא או מיניאטורי מפוצל-Hopkinson לחץ ברים אפשר מדידות כאלה צריכה להיעשות^8,15.

באופן מסורתי, גז אור-רובים ו/או צלחת מטען מונע השפעה ניסויים כבר נעזרו ללמוד את inelasticity הדינמי, תופעה ייחודית נוספת כגון spallation, או שלב שינוי המתרחשים במחירים למתח גבוה מאוד (10⁵-10 ⁷/s)^{16,17,18,19,20,21,22}, או שילוב של לחצים גבוהים וטעינה דינמי. . נוהג, צלחת ההשפעה ניסויים לערב ההשקה של צלחת עלון שישאו sabot בתחילה בסוף עכוז-יורה כדורי סרק, אשר נוסע לאורך כל החבית האקדח ואז עשוי להתנגש עם צלחת בזהירות מיושר מטרה נייח- ההשפעה קאמרית. בשל ההשפעה, לחץ נורמלי ו/או משולב, הטיה מדגיש נוצרים בנקודת הממשק עלון/יעד, אשר לנסוע דרך הממדים המרחבי של הצלחות כמו גלים אורכיים ו/או משולב אורכי, כלי מתח. הגעתו של הגלים האלה על פני השטח האחורי של המטרה צלחת משפיעים על מהירות חלקיק משטח חופשי מיידי של המטרה צלחת, אשר נעשה בדרך כלל באמצעות טכניקות interferometric. על מנת לאפשר את הפרשנות של מהירות החלקיקים נמדד לעומת זמן ההיסטוריה, זה הכרחי כי המטוס-גלי עם מקביל הקדמי אל פני השטח ההשפעה שיווצר על ההשפעה^14,23. כדי להבטיח את ההשפעה לשעבר, חייבת להתבצע עם זווית הטיה השפעת גודל פחות מ- 2 מילי-רדיאן^12,24, במשטחים ההשפעה של שטיחות יותר מיקרומטר מספר^5,25.

צלחת ההשפעה ניסויים הסתגלו לכלול ספירלות המאפשרים חקירות של התנהגות חומרים כדי להרחיב thermomechanical קיצוניים^26,27,28,29. עיבודים אלה כוללים בדרך כלל התוספת של סליל של אינדוקציה, או של רכיב מחמם resistive עד הסוף-המטרה של הגז-האקדח; למרות עיבודים אלה הוכחו להיות ריאלי ניסיוניים, הגישה מטבעו מוביל לאתגרים ניסויית מיוחד אשר דורשים שיקולים זהירים. כמה סיבוכים ניסיוני אלה כוללים הרחבה תרמי דיפרנציאלית של המרכיבים השונים יעד בעל הרכבה ו/או יישור מקבע תוך חימום את הצלחת היעד (דוגמה), אשר דורשת התאמות יישור-בזמן אמת, בדרך כלל מיוצר עם יישור וטלמכניים כלים עם משוב רציף על מנת לשמור על סובלנות מכריע ההקבלה בין הלוח לדוגמה ואת היעד. במקרה של לחץ-הטיה צלחת ההשפעה ניסיוני ערכת, חימום הדגימה דורש מיכסים פולימר קונבנציונלי להיות מוחלף על ידי סורגי מתכת עמיד בטמפרטורות גבוהות כדי לעקוב אחר רוחבי של חלקיקים מהירות על פני השטח חינם של המטרה צלחת. יתר על כן, חימום של המדגם ניתן להוסיף מגבלות על מהירות פגיעה זה יכול להיות מועסק במזימות ניסיוני מסוימים, כגון המתח גבוהה קצב בשילוב לוחית לחץ-הטיה ההשפעה תצורה, איפה שיקולים מיוחדים העשויים להידרש כדי למנוע פרשנות ברורה וחד משמעית של תוצאות הניסוי, אשר מחושבים באמצעות של עכבה אקוסטית של החזית ואת היעד אחורי פלטות אשר עשוי להיות תלוי בטמפרטורה. לבסוף, עבור תוכניות אחרות ניסיוני, אשר דורשים צלחת היעד עם חלון אופטי, טולרנסים בין הדגימה, בונד שכבה, ו/או ציפויים הופכים יותר ויותר קשה לשמור על טמפרטורות גבוהות¹⁹.

כדי להקל על האתגרים ניסיוני שהוזכרו לעיל, אנחנו עשינו עיבודים מותאם אישית לרובה הקיים יחיד בשלב הגז-ממוקם ב אוניברסיטת Western Reserve התיק (CWRU)^7,30,31,32 . שינויים אלה מאפשרים דגימות מתכת דק שהתקיים החזיתי של sabot עמידים בחום להיות מחומם לטמפרטורות מעל 1000 ° C, לפני הירי, אשר מאפשרים טמפרטורה גבוהה בלחץ רגיל ו/או משולב-הטיה צלחת ההשפעה ניסויים כדי להיות ערכו. בניגוד למרבית גישות קונבנציונליות מועסק טמפרטורה גבוהות הצלחת מחקרים בעלי השפעה, שיטה זו הוכח כדי להקל על כמה מן האתגרים ניסיוני שתוארו לעיל. לדוגמה, גישה זו יש כבר מנוצל להשיג מידה זוויות הטיה של פחות מ- 2 מילי-רדיאן ללא הצורך כוונון הטיה מרוחק³⁰או אלמנטים אופטיים נוספים עבור ניטור הטיה שינויים במהלך הניסוי. שנית, מאז המטרה צלחת נשאר תחת בטמפרטורות הסביבה, שיטה זו אינה דורשת בצורך מיוחד עמיד בטמפרטורות גבוהות מיכסים הולוגרפית לשקילת רוחבי של חלקיקים מהירות בניסויים השפעה עקיפה; בנוסף, יכול להיות מנוצל המהירות גבוהה יותר ללא הסיכון של מניב המטרה צלחת, ובכך גם להפחית את המורכבות של פרשנות של תוצאות הניסוי. כדי להוסיף, גישה זו יכול להיות מנוצל כדי לבצע ניסויים השפעה הפוכה-גאומטריה צלחת רגילה בטמפרטורה גבוהה המספקים לנו להמציא מערכות יחסים חומר מדגם הבחירה. אלו ניתן להשיג דרך טכניקות התאמת עכבה, או בנוסף, ניתוח של המאוורר rarefaction מפני השטח האחורי של המדגם הנושאות מידע לגבי שינויים במדגם הלם מהירות במהלך פריקה^33,34 . בתצורה ההשפעה צלחת לחץ משולבת-הטיה טמפרטורה גבוהות, גישה זו מאפשרת את inelasticity הדינמי של סרטים רזה שילמדו עד טמפרטורה רחב טווח דפורמציה פלסטית ואת המתח-המחירים עד 10⁷/s בהתאם של העובי של^27,16,29הדגימה דק.

נציג את הפרוטוקולים הדרושים לביצוע ניסוי ההשפעה צלחת טמפרטורה גבוהות טיפוסי שנדונו לעיל. זה יבוא סעיף ייעודי נציג תוצאות שהושגו בטכניקה הנוכחי. לבסוף, דיון של התוצאות יוצגו לפני סיום.