- Tytuł:
-
Dynamic fragmentation of laser shock-melted metals: some experimental advances
Dynamiczna defragmentacja metalu topionego impulsem laserowym: wybrane rezultaty badań doświadczalnych - Autorzy:
-
Resseguier, T. de
Loison, D.
Lescoute, E.
Signor, L.
Dragon, A. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/280617.pdf
- Data publikacji:
- 2010
- Wydawca:
- Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
- Tematy:
-
laser shock
fragmentation
liquid spall
shadowgraphy
fragment recovery
tin
aluminium - Opis:
-
While spall damage in solid materials has been one of the most widely studied shock-driven phenomena, very little data can be found yet about spallation in liquid metals. In recent papers, some of present authors have reported on exploratory investigations of liquid spall – sometimes called "microspall" – in tin samples melted upon laser shocks of high intensities. Modelling approaches have also been discussed and compared with experimental observations. In particular, theoretical fragment size distributions have been compared with experimental distributions inferred from image analyses on fragment-impacted recovery polymer shields. While the curves representing the number per unit area vs. size of fragments present a similar aspect, the numbers predicted by an energy-based model are significantly greater than those observed experimentally. This is due predominantly to the characterisation technique, limited to surface examination, while a number of fragments penetrate the polymer shield and lay below its surface. This is why a new fragment recovery technique is being tested in this paper. This technique, based on a highly transparent low density gel, allows soft recovery and easier observation (compared e.g. with foams or aerogels) of the fragments size, shape and penetration depth, with improved spatial resolution. Coupled with shadowgraphy, scanning electron micrography and optical micrography, this recovery technique progress allows for an advanced insight into the henomenology of microspall related fragmentation. To show it, laser shocks upon a tin target and an aluminium target are investigated, leading to different scenarios regarding melting conditions and fragmentation processes.
O ile problem łuszczenia i wykruszania się materiałów pod wpływem obciążeń udarowych został bardzo szeroko przeanalizowany, bardzo niewiele informacji spotyka się odnośnie odpryskiwania metali w stanie płynnym. Niektórzy z autorów obecnej pracy przeprowadzili badania nad odpryskiem płynnym, czasem zwanego mikroodpryskiem, polegającym na dezintegracji materiału stopionego impulsami laserowymi o dużej mocy. Zaproponowali oni także sposób modelowania tego zjawiska, weryfikując go z wynikami eksperymentalnymi. W szczególności, rozkłady teoretyczne rozmiaru odprysku porównano z wynikami doświadczeń, gdzie metodami analizy obrazu zmierzono rozmiar odpryśniętych cząstek uwięzionych w specjalnych ekranach polimerowych umieszczonych za próbką. Zauważono, że analityczne krzywe rozkładu reprezentujące liczbę odłamków na jednostkę powierzchni w funkcji wielkości tych odłamków pozostają w zgodzie z eksperymentem, jednak już sama ilość zdefragmentowanego materiału wynikającego z modelu energetycznego znacznie przewyższa rezultat doświadczalny. Ta nadwyżka wynika głównie ze stosowanej metody zliczania ilości odprysku, ograniczającej się jedynie do badań powierzchniowych, tymczasem część odprysku penetruje ekran polimerowy znacznie głębiej. Z tego powodu w niniejszej pracy zaproponowano i przetestowano nową metodę jakościowego i ilościowego określania odprysku oraz przedyskutowano jej skuteczność. Nowa metoda bazuje na zastosowaniu zamiast ekranów polimerowych przezroczystego żelu o małej gęstości, umożliwiającego łatwą obserwację (w porównaniu do pianek i aerożeli) wielkości odpryskiwanych cząstek, ich kształtu oraz głębokości penetracji przy zwiększonej rozdzielczości przestrzennej obrazu. Technika ta, wspomagana cieniografią oraz mikrografią optyczną i elektronową (mikroskop skaningowy), stanowi zaawansowane narzędzie do badań nad zjawiskiem mikroodprysku. Do prezentacji skuteczności tej metody przeprowadzono doświadczenia nad próbkami z cyny i aluminium przy różnych warunkach topienia i defragmentacji pod wpływem impulsu laserowego. - Źródło:
-
Journal of Theoretical and Applied Mechanics; 2010, 48, 4; 957-972
1429-2955 - Pojawia się w:
- Journal of Theoretical and Applied Mechanics
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł