Name: a method for studying the temperature dependence of dynamic fracture and fragmentation
Uploaded: 2015-06-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 12 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Method for Studying the Temperature Dependence of Dynamic Fracture and Fragmentation at JoVE.com

The authors gratefully acknowledge continued funding and support for the project from the Atomic Weapons Establishment, AWE Plc. (UK) and Imperial College London.

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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+gas+gun+based+technique+for+studying+the+role+of+temperature+in+dynamic+fracture+and+fragmentation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adiabatic+shear+bands+in+a+Ti-6Al-4V+titanium+alloy.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragmentation+of+shell+cases.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fracture+behavior+of+tubular+bombs.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fragmentation+behavior+of+thin-walled+metal+cylinders.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+technique+for+determining+dynamic+metal+properties+using+the+expanding+ring.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+unit+for+testing+materials+at+high+strain+rates.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragmentation+of+metal+rings+by+electromagnetic+loading.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+for+the+measurement+of+the+high+strain+rate+ductility+of+metals.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragmentation+of+materials+in+expanding+tube+experiments.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compact+system+for+high-speed+velocimetry+using+heterodyne+techniques.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SIRHEN:+A+data+reduction+program+for+photonic+Doppler+velocimetry+measurements.">SIRHEN: A data reduction program for photonic Doppler velocimetry measurements.</a> Sandia National Laboratories Report. , (2010).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

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 olar...

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 Laser</td><td>NKT Photonics</td><td>Koheras Adjustik</td><td>x 2</td></tr><tr><td>1,550 nm Power Amplifier</td><td>NKT Photonics</td><td>Koheras Boostik HPA</td><td></td></tr><tr><td>Delay Generators</td><td>Quantum Composers</td><td>9500+ Digital Delay Pulse Generator</td><td>8 output version</td></tr><tr><td>Stanford Research Systems</td><td>DG535 Digital Delay Generator</td><td></td><td></td></tr><tr><td>16 Channel Digitiser</td><td>Agilent Technologies</td><td>U1056B Chassis + 4 X U1063A Digitiser</td><td></td></tr><tr><td>High Bandwidth Oscilloscopes</td><td>Teledyne LeCroy</td><td>WaveMaster 816Zi-A</td><td>Expansion Velocity, Gen 3 PDV</td></tr><tr><td>Tektronix</td><td>DPO71604C</td><td>Projectile Velocity, Gen 1 PDV</td><td></td></tr><tr><td>High Speed Imaging Systems</td><td>Vision Research</td><td>Phantom v16.10</td><td></td></tr><tr><td>Invisible Vision</td><td>IVV UHSi-24</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zeiss Optics</td><td>Planar 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 Telephoto Lens</td><td></td></tr><tr><td>Flash Lamp</td><td>Bowens</td><td>Gemini Pro 1500 W</td><td>x 2</td></tr><tr><td>PDV Probe</td><td>Laser 2000</td><td>LPF-04-1550-9/125-S-21.5-100-4.5AS-60-3A-3-3</td><td>x 4 (Custom order)</td></tr><tr><td>PDV System</td><td>Built in-house by the Institute of Shock Physics</td><td>Custom Build</td><td>3&lt;sup&gt;rd&lt;/sup&gt; Generation (Upshifted) 8 Channel Portable PDV System</td></tr><tr><td>Control Software</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2013</td><td></td></tr><tr><td>Control Hardware for heating</td><td>National Instruments</td><td>NI-DAQ 6009 USB</td><td></td></tr><tr><td>Heating Power Supply</td><td>BK Precision</td><td>BK1900</td><td></td></tr><tr><td>Thermocouple Logger</td><td>Pico Technology</td><td>TC-08</td><td></td></tr><tr><td>100 mm Single Stage Light Gas Gun</td><td>Physics Applications, Inc. (PAI)</td><td>Custom Build</td><td>Capable of at least 1,000 m/sec with ~2 kg projectile</td></tr><tr><td>Image analysis software</td><td>National Institutes of Health</td><td>ImageJ</td><td>Open source, free</td></tr><tr><td>Image analysis software</td><td>Mathworks</td><td>MATLAB r2014a</td><td>With image processing toolboxes</td></tr><tr><td>Material sectioning saw</td><td>Struers</td><td>Accutom-50</td><td></td></tr><tr><td>Electron Microscope</td><td>Zeiss</td><td>Auriga</td><td></td></tr><tr><td>Electron Backscatter Diffraction</td><td>Bruker</td><td>e-Flash 1000</td><td></td></tr><tr><td>EBSD software</td><td>Bruker</td><td>eSprit</td><td></td></tr></tbody></table>

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 iç...

Watch this Scientific Journal Video about A Method for Studying the Temperature Dependence of Dynamic Fracture and Fragmentation at JoVE.com

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

Fracture and fragmentation are late stage phenomena in dynamic loading scenarios and are typically studied using explosives. We present a technique for driving expansion using a gas gun which uniquely enables control of both loading rate and sample temperature.

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 ...

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

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Mechanical Engineering

Physics

Engineering

Unit 1

Concept of Stress

Temperature and Heat

SCIENTISTS IN ACTION

8.5K Görüntüleme.  Imperial College London. Fracture and fragmentation are late stage phenomena in dynamic loading scenarios and are typically studied using explosives. We present a technique for driving expansion using a gas gun which uniquely enables control of both loading rate and sample temperature.

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

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

Aşırı basınç ve Sıcaklıklarda sentezi ve mikrodifraksiyon

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Mühendislik

High-pressure, High-temperature Deformation Experiment Using the New Generation Griggs-type Apparatus

In order to address geological processes at great depths, rock deformation should ideally be tested at high pressure (&#62; 0.5 GPa) and high temperature (&#62; 300 &#176;C). However, because of the low stress resolution of current solid-pressure-medium apparatuses, high-resolution measurements are today restricted to low-pressure deformation experiments in the gas-pressure-medium apparatus. A new generation of solid-medium piston-cylinder (&#34;Griggs-type&#34;) apparatus is here described. Able to perform high-pressure deformation experiments up to 5 GPa and designed to adapt an internal load cell, such a new apparatus offers the potential to establish a technological basis for high-pressure rheology. This paper provides video-based detailed documentation of the procedure (using the &#34;conventional&#34; solid-salt assembly) to perform high-pressure, high-temperature experiments with the newly designed Griggs-type apparatus. A representative result of a Carrara marble sample deformed at 700 &#176;C, 1.5 GPa and 10-5 s-1 with the new press is also given. The related stress-time curve illustrates all steps of a Griggs-type experiment, from increasing pressure and temperature to sample quenching when deformation is stopped. Together with future developments, the critical steps and limitations of the Griggs apparatus are then discussed.

Rock deformation needs to be quantified at high pressure. A description of the procedure to perform deformation experiments in a newly designed solid-medium Griggs-type apparatus is here given. This provides technological basis for future rheological studies at pressures up to 5 GPa.

Yeni nesil Griggs tipi cihazlar kullanarak yüksek basınç, yüksek sıcaklık deformasyon deney

In order to address geological processes at great depths, rock deformation should ideally be tested at high pressure (&#62; 0.5 GPa) and high temperature ...

Çevre

Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) coupled with synchrotron X-radiation. A cube-shaped sample assembly is prepared and compressed, at room temperature, by a set of four X-ray transparent sintered diamond anvils and two tungsten carbide anvils, in the lateral and the vertical planes, respectively. All six anvils are housed within a 250-ton hydraulic press and driven inward simultaneously by two wedged guide blocks. A horizontal energy dispersive X-ray beam is projected through and diffracted by the sample assembly. The beam is commonly in the mode of either white or monochromatic X-ray. In the case of white X-ray, the diffracted X-rays are detected by a solid-state detector array that collects the resulting energy dispersive diffraction pattern. In the case of monochromatic X-ray, the diffracted pattern is recorded using a two-dimensional (2-D) detector, such as an imaging plate or a charge-coupled device (CCD) detector. The 2-D diffraction patterns are analyzed to derive lattice spacings. The elastic strains of the sample are derived from the atomic lattice spacing within grains. The stress is then calculated using the predetermined elastic modulus and the elastic strain. Furthermore, the stress distribution in two-dimensions allow for understanding how stress is distributed in different orientations. In addition, a scintillator in the X-ray path yields a visible light image of the sample environment, which allows for the precise measurement of sample length changes during the experiment, yielding a direct measurement of volume strain on the sample. This type of experiment can quantify the stress distribution within geomaterials, which can ultimately shed light on the mechanism responsible for compaction. Such knowledge has the potential to significantly improve our understanding of key processes in rock mechanics, geotechnical engineering, mineral physics, and material science applications where compactive processes are important.

We report detailed procedures for compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus coupled with synchrotron X-radiation. Such experiments allow quantification of the stress distribution within samples, that ultimately sheds light on compaction processes in geomaterials.

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

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) ...

Laser-heating and Radiance Spectrometry for the Study of Nuclear Materials in Conditions Simulating a Nuclear Power Plant Accident

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and Fukushima (Japan, 2011). Research on the causes, dynamics, and consequences of these mishaps has been performed in a few laboratories worldwide in the last three decades. Common goals of such research activities are: the prevention of these kinds of accidents, both in existing and potential new nuclear power plants; the minimization of their eventual consequences; and ultimately, a full understanding of the real risks connected with NPPs. At the European Commission Joint Research Centre&#39;s Institute for Transuranium Elements, a laser-heating and fast radiance spectro-pyrometry facility is used for the laboratory simulation, on a small scale, of NPP core meltdown, the most common type of severe accident (SA) that can occur in a nuclear reactor as a consequence of a failure of the cooling system. This simulation tool permits fast and effective high-temperature measurements on real nuclear materials, such as plutonium and minor actinide-containing fission fuel samples. In this respect, and in its capability to produce large amount of data concerning materials under extreme conditions, the current experimental approach is certainly unique. For current and future concepts of NPP, example results are presented on the melting behavior of some different types of nuclear fuels: uranium-plutonium oxides, carbides, and nitrides. Results on the high-temperature interaction of oxide fuels with containment materials are also briefly shown.

We present experiments in which real nuclear fuel, cladding, and containment materials are laser heated to temperatures beyond 3,000 K while their behavior is studied by radiance spectroscopy and thermal analysis. These experiments simulate, on a laboratory scale, the formation of a lava-phase following a nuclear reactor core meltdown.

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

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and ...

Kimya

A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

Injecting carbon dioxide (CO2) into a deep coal seam is of great significance for reducing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and increasing the recovery of coalbed methane. A visualized and constant-volume gas-solid coupling system is introduced here to investigate the influence of CO2 sorption on the physical and mechanical properties of coal. Being able to keep a constant volume and monitor the sample using a camera, this system offers the potential to improve instrument accuracy and analyze fracture evolution with a fractal geometry method. This paper provides all steps to perform a uniaxial compression experiment with a briquette sample in different CO2 pressures with the gas-solid coupling test system. A briquette, cold-pressed by raw coal and sodium humate cement, is loaded in high-pressure CO2, and its surface is monitored in real-time using a camera. However, the similarity between the briquette and the raw coal still needs improvement, and a flammable gas such as methane (CH4) cannot be injected for the test. The results show that CO2 sorption leads to peak strength and elastic modulus reduction of the briquette, and the fracture evolution of the briquette in a failure state indicates fractal characteristics. The strength, elastic modulus, and fractal dimension are all correlated with CO2 pressure but not with a linear correlation. The visualized and constant-volume gas-solid coupling test system can serve as a platform for experimental research about rock mechanics considering the multifield coupling effect.

A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

This protocol demonstrates how to prepare a briquette sample and conduct a uniaxial compression experiment with a briquette in different CO2 pressures using a visualized and constant-volume gas-solid coupling test system. It also aims to investigate changes in terms of coal&#8217;s physical and mechanical properties induced by CO2 adsorption.

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

Injecting carbon dioxide (CO2) into a deep coal seam is of great significance for reducing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and ...

Conducting Elevated Temperature Normal and Combined Pressure-Shear Plate Impact Experiments Via a Breech-end Sabot Heater System

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The method enables elevated temperature plate-impact experiments aimed towards probing dynamic behavior of materials under thermomechanical extremes, while mitigating several special experimental challenges faced while performing similar experiments using the conventional plate impact approach. Custom adaptations are made to the breech-end of a single-stage gas-gun at Case Western Reserve University; these adaptations include a precision-machined extension piece made from SAE 4340 steel, which is strategically designed to mate the existing gun-barrel while providing a high tolerance match to the bore and keyway. The extension piece contains a vertical cylindrical heater-well, which houses a heater assembly. A resistive coil heater-head, capable of reaching temperatures of up 1200 &#176;C, is attached to a vertical stem with axial/rotational degrees of freedoms; this enables thin metal specimens held at the front-end of a heat-resistant sabot to be heated uniformly across the diameter to the desired test temperatures. By heating the flyer plate (in this case, the sample) at the breech-end of the gun-barrel instead of at the target-end, several critical experimental challenges can be averted. These include: 1) severe changes in the alignment of the target plate during heating due to the thermal expansion of the several constituents of the target holder assembly; 2) challenges that arise due to the diagnostics elements, (i.e., polymer holographic gratings, and optical probes) being too close to the heated target assembly; 3) challenges that arise for target plates with an optical window, where crucial tolerances between the sample, bond layer, and window become increasingly difficult to maintain at high temperatures; 4) in the case of combined compression-shear plate impact experiments, the need for high-temperature resistant diffraction gratings for the measurement of transverse particle velocity at the free surface of the target; and 5) limitations imposed on the impact velocity necessary for unambiguous interpretation of the measured free surface velocity versus time profile due to thermal softening and possibly yielding of the bounding target plates.By utilizing the adaptations mentioned above, we present results from a series of reverse geometry normal plate impact experiments on commercial purity aluminum at a range of sample temperatures. These experiments show decreasing particle velocities in the impacted state, which are indicative of material softening (decrease in post-yield flow stress) with increasing sample temperatures.

Here, we present a detailed protocol of a new approach for conducting elevated temperature reverse normal plate impact, and combined pressure-and-shear plate impact. The approach involves the use of a breech-end resistive coil heater to heat a sample held at the front-end of a heat-resistant sabot to the desired temperature.

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

A novel approach for conducting normal and/or combined pressure-shear plate impact experiments at test temperatures up to 1000 &#176;C is presented. The ...

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic glasses (MGs). Despite their amorphous nature, the identification of hyperfine interactions unveils faint structural modifications. For this purpose, we have employed two techniques that utilize nuclear resonance among nuclear levels of a stable 57Fe isotope, namely M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering (NFS) of synchrotron radiation. The effects of heat treatment upon (Fe2.85Co1)77Mo8Cu1B14 MG are discussed using the results of ex situ and in situ experiments, respectively. As both methods are sensitive to hyperfine interactions, information on structural arrangement as well as on magnetic microstructure is readily available. M&#246;ssbauer spectrometry performed ex situ describes how the structural arrangement and magnetic microstructure appears at room temperature after the annealing under certain conditions (temperature, time), and thus this technique inspects steady states. On the other hand, NFS data are recorded in situ during dynamically changing temperature and NFS examines transient states. The use of both techniques provides complementary information. In general, they can be applied to any suitable system in which it is important to know its steady state but also transient states.

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

Here, we present a protocol to describe ex situ and in situ investigations of structural transformations in metallic glasses. We employed nuclear-based analytical methods which inspect hyperfine interactions. We demonstrate the applicability of M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering of synchrotron radiation during temperature-driven experiments.

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

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic ...

The Role of Fabric in Frictional Properties of Phyllosilicate-Rich Tectonic Faults

Many rock deformation experiments used to characterize the frictional properties of tectonic faults are performed on powdered fault rocks or on bare rock surfaces. These experiments have been fundamental to document the frictional properties of granular mineral phases and provide evidence for crustal faults characterized by high friction. However, they cannot entirely capture the frictional properties of faults rich in phyllosilicates.
Numerous studies of natural faults have documented fluid-assisted reaction softening promoting the replacement of strong minerals with phyllosilicates that are distributed into continuous foliations. To study how these foliated fabrics influence the frictional properties of faults we have: 1) collected foliated phyllosilicate-rich rocks from natural faults; 2) cut the fault rock samples to obtain solid wafers 0.8-1.2 cm thick and 5 cm x 5 cm in area with the foliation parallel to the 5x5cm face of the wafer; 3) performed friction tests on both solid wafers sheared in their in situ geometry and powders, obtained by crushing and sieving and therefore disrupting the foliation of the same samples; 4) recovered the samples for microstructural studies from the post experiment rock samples; and 5) performed microstructural analyses via optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy. 
Mechanical data show that the solid samples with well-developed foliation show significantly lower friction in comparison to their powdered equivalents. Micro- and nano-structural studies demonstrate that low friction results from sliding along the foliation surfaces composed of phyllosilicates. When the same rocks are powdered, frictional strength is high, because sliding is accommodated by fracturing, grain rotation, translation and associated dilation. Friction tests indicate that foliated fault rocks may have low friction even when phyllosilicates constitute only a small percentage of the total rock volume, implying that a significant number of crustal faults are weak.

Friction of phyllosilicates-rich faults sheared in their in situ geometry is significantly lower than friction of their powdered equivalents.

Kumaşın Fosilikat Bakımından Zengin Tektonik Fayların Sürtünme Özelliklerindeki Rolü

Many rock deformation experiments used to characterize the frictional properties of tectonic faults are performed on powdered fault rocks or on bare rock ...

Full-field Strain Measurements for Microstructurally Small Fatigue Crack Propagation Using Digital Image Correlation Method

A novel measurement approach is used to reveal the cumulative deformation field at a sub-grain level and to study the influence of microstructure on the growth of microstructurally small fatigue cracks. The proposed strain field analysis methodology is based on the use of a unique pattering technique with a characteristic speckle size of approximately 10 &#181;m. The developed methodology is applied to study the small fatigue crack behavior in body centered cubic (bcc) Fe-Cr ferritic stainless steel with a relatively large grain size allowing a high spatial measurement accuracy at the sub-grain level. This methodology allows the measurement of small fatigue crack growth retardation events and associated intermittent shear strain localization zones ahead of the crack tip. In addition, this can be correlated with the grain orientation and size. Thus, the developed methodology can provide a deeper fundamental understanding of the small fatigue crack growth behavior, required for the development of robust theoretical models for the small fatigue crack&#160;propagation in polycrystalline materials.

Microstructurally small fatigue crack growth behavior is investigated using a novel methodological approach combining crack growth rate measurement and strain-field analysis to reveal the cumulative deformation field at sub-grain level.

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

A novel measurement approach is used to reveal the cumulative deformation field at a sub-grain level and to study the influence of microstructure on the ...

Performing Microscope-Mounted Y-Shaped Cutting Tests

Y-shaped cutting has recently been shown to be a promising method by which to understand the threshold length scale and failure energy of a material, as well as its failure response in the presence of excess deformation energy. The experimental apparatus used in these studies was vertically oriented and required cumbersome steps to adjust the angle between the Y-shaped legs. The vertical orientation prohibits visualization in standard optical microscopes. This protocol presents a Y-shaped cutting apparatus that mounts horizontally over an existing inverted microscope stage, can be adjusted in three dimensions (X-Y-Z) to fall within the objective&#39;s field of view, and allows easy modification of the angle between the legs. The latter two features are new for this experimental technique. The presented apparatus measures the cutting force within 1 mN accuracy. When testing polydimethylsiloxane (PDMS), the reference material for this technique, a cutting energy of 132.96 J/m2 was measured (32&#176; leg angle, 75 g preload) and found to fall within the error of previous measurements taken with a vertical setup (132.9 J/m2 &#177; 3.4 J/m2). The approach applies to soft synthetic materials, tissues, or bio-membranes and may provide new insights into their behavior during failure. The list of parts, CAD files, and detailed instructions in this work provide a roadmap for the easy implementation of this powerful technique.

Y-shaped cutting measures fracture-relevant length scales and energies in soft materials. Previous apparatuses were designed for benchtop measurements. This protocol describes the fabrication and use of an apparatus that orients the setup horizontally and provides the fine positioning capabilities necessary for in situ viewing, plus failure quantification, via an optical microscope.

Mikroskopa Monte Y Şekilli Kesme Testlerinin Yapılması

Y-shaped cutting has recently been shown to be a promising method by which to understand the threshold length scale and failure energy of a material, as ...