Impaksnelheidsmeetgaping 80,5 mm Impakstaaf: deursnee lengtes 012,06 mm Impakstaaf: deursnee lengtes 019,04 mm Impakstaaf: deursnee lengtes 148,7 mm Impakstaaf: deursnee lengtes 241 mm Impakstaaf: deursnee lengtes 101,2 mm Impakstaaf: deursnee lengtes 259,4 mm Impakstaafdigtheid (pjmp) 7760 kg/ma Impakstaafgolfsnelheid (Cjmp) 5177,3 m/s Ontvanger / versendingstaaf: digtheid (pstaaf)
Young se modulus (E) golfsnelheid (C0)
025,0 mm
Ontvanger / versendingstaaf: digtheid (pstaaf)
Young se modulus (E) golfsnelheid (C0)
7768 kg/m3
Ontvanger / versendingstaaf: digtheid (pstaaf)
Young se modulus (E) golfsnelheid (C0)
208 GPa
Ontvanger / versendingstaaf: digtheid (pstaaf)
Young se modulus (E)
golfsnelheid (C0) 5174,6 m/s Ontvangerstaaflengte (£ 0 ) 1,50 m Versendingstaaflengte (£v) 1,50 m Rekstrokie: Omsettingsfaktor (Kgf) 2 , 1 4 ' - Rekstrokieseinversterkerfaktor 1000 n - Bene in Wheatstone-brug 41 - Wheatstone-brugpotensiaalverskil 4 Volt Data-leesfrekwensie 10 MHz Monster: lengte deursnee 5,0 mm Monster: lengte deursnee 0 5 , 0 mm
1 Waarde verkry vanaf rekstrokievervaardigerdata.
4.2.1.2 " S P L I T HOPKINSON PRESSURE B A R " - E K S P E R I M E N T E EN RESULTATE
Nadat die kalibrasie van die apparaat voltooi is en beide stawe se rekstrokie- korreksiefaktore bepaal is, is die eksperimente uitgevoer.
Deur die druklugvlakke in die gaskanon te varieer, is impakstaafsnelhede van 4,5m/s tot 21,4m/s behaal. Die variasie in impakstaafsnelhede, impakstaafdeursnee en -lengtes lei tot verskillende vlakke van vervorrriingstempo's waaraan die monsters onderwerp is (kyk Tabel 5).
Die kalibrasiefaktor is gebruik om die rekstrokiesein, soos gemeet in Volt, om te skakel na 'n spanningsein (vgl 4). Vanaf die spanningsein is die krag wat op die monster deur die ontvanger en versendingstaaf uitgeoefen is, bereken. Die relatiewe beweging van die twee staafoppervlaktes weerskante van die monster, ten opsigte van mekaar tydens vervorming, is ook bereken. Die teoretiese finale lengte van die monster is dus ook bereken en met die gemete lengte van die monster, na die eksperiment, vergelyk. Die resultaat van die vergelyking, lengte voor en na, gee 'n goeie aanduiding van die akkuraatheid waarmee die eksperiment uitgevoer is. Tipiese waardes van die vergelyking, soos bepaal tydens die eksperimente, het gewissel van 4,2% tot 7,55% wat die finale monsterlengte langer was as die teoretiese berekende lengte.
Die rekstrokieseine is met behulp van 'n Microsoft Excel-sigblad ("spread sheet") verwerk, na spannings-vervormingskrommes (Figure 45-48), volgens die metodiek soos uiteengesit in Bylaag 3.
Aangesien die doel van die hoe vervormingstempotoetse was om die eienskappe van die betrokke materiale teen verskillende vervorrriingstempo's te evalueer, is die hoe vervormingstempotoetse se spannings-vervormingsdata teen die kwasie-statiese data (par 4.1.2) gestip (kyk Figure 45-48). Die kwasie-statiesedata is gebruik as verwysing, aangesien dit die data was wat gebruik is in die EEA wat gedoen en bespreek is in Hoofstuk 2.
Die meeste metale toon positiewe hoe vervormingstempo-eienskappe, met ander woorde die materiale vervorm teen hoer spannings vir dieselfde vlakke van vervorming, as wat die geval is met laer vervorrriingstempo's.
In Figure 46 en 47 toon die hoe vervormingstempo-krommes dat beide die monsters aanvanklik teen laer spannings vervorm, in vergelyking met die kwasie-statiese vervormingskromme, indien die vervorrriingstempo's hoer is. Die kwasi-statiese
spanningswaarde vir 'n vervorming van 2 % is 520MPa, waarteenoor die SHPB-waarde teen dieselfde vervorming 450MPa is (kyk Figuur 46). Dit wil dus voorkom asof die ontstekerdopmateriaal se meganiese eienskappe vervormingstempo afhanklik ("strain rate dependent") is en verder negatiewe hoe vervormingstempo-eienskappe toon.
Die hoe vervormingstempo's was in die omgewing van 800s"1 tot 1200s"1 waarteenoor die
kwasie-statiese vervormingstempo's in die orde van 0,04s"1 was. Die feit dat daar nie 'n
verskil tussen die vervorming spannings by 800s"1 en 1200s"1 is nie, dui daarop dat die
vervormingstempo-afhanklikheid reeds by laer vervormingstempo's begin afplat het.
Monster S20 van die stermagasyrimateriaal (CZ121) is ook met SHPB getoets en vertoon ook negatiewe hoe vervormingstempo-eienskappe (kyk Figuur 48).
In daardie stadium is besluit om die toetsmetode se akkuraatheid te evalueer en die SHPB-toetse is met suiwer koper, wat uitgegloei is, gedoen (kyk Figuur 49). Koper is gekies, aangesien daar in die literatuur heelwat data bestaan waarmee die verkree data vergelyk kon word (Cloete, 2004). Die hoe vervormingsresultate verkry met koper, stem ooreen met die literatuurdata (kyk Figuur 50). Daar kan dus aangeneem word dat die toetsopstelling se resultate betroubaar is.
Die hoe vervormingstempo-toetse met monsters, M5 en M7, is herhaal en die resultate in Figuur 46 en 47 toon dat die herhaalbaarheid van die metode baie goed is.
Die negatiewe hoe vervormingstempo-eienskappe, saam met die swak verlengings- eienskappe (kwasiestatiese resultate) van die ontstekerdopmateriaal (CZ124), sal veroorsaak dat die ontstekerdop by laer spannings en na min plastiese vervorming by hoe vervormingstempo's swig (vassit) en waarskynlik omtrekbreuke tot gevolg he (kyk figuur 18). Die resultate van die SHPB-toetse toon 'n ±10% verlaging in die meganiese eienskappe van die materiale. Die verlaging in meganiese eienskappe kan 'n groot effek he op die areas wat aan hoe spannings onderwerp word volgens die EEA-resultate.
4.2.2 "DIRECT IMPACT HOPKINSON PRESSURE BAR"-EKSPERIMENTE
4.2.2.1 KALIBRASIE VAN DIE DIHB-APPARAAT
Die kalibrasie van die DIHB stem ooreen met die kalibrasie van die SHPB soos reeds bespreek in par. 4.2.2.2. Die enigste verskil is dat die DIHB-opstelling net een staaf, naamlik die versendingstaaf, gebruik.
4.2.2.2 " D I R E C T IMPACT HOPKINSON B A R " - E K S P E I M E N T E EN RESULTATE
Die uitvoering van die DIHB-eksperimente stem ooreen met die SHPB-epsperimente, behalwe vir die weglating van die versendingstaaf, soos reeds bespreek in paragraaf 4.2.1.2.
Die dataverwerking is ook met 'n Excel-sigblad gedoen, soos uiteengesit in Bylaag 3. Hoe vervormingstempotoetse is op materiaalmonsters M 1 , M7 en S20 met behulp van die DIHB-metode gedoen. Die vervormingstempo's tydens die toetse was in die orde van 2000s"1 tot 4500s"1. Die hoe vervormingstempokrommes in Figure 45, 47 en 48 toon dat
beide die ontstekerdop en stermagasynmateriale steeds negatiewe hoe vervormingstempo-eienskappe by die hoe vervormingstempo's toon, met 'n verlies van ±10% in die meganiese eienskappe van die materiaal. Ontstekerdopmateriaalmonster M1, toon 'n spanningsverlaging van 40MPa in die hoe vervormingstempotoetse by 'n vervorming van 10% in vergelyking met die kwasi-statiese spanningswaardes (kyk Figuur 45).
Figure 47 en 48 toon die ooreenstemming van die resultate tussen die SHPB en die DIHB-metodes.
FIGUUR 45: Vervormingsdata (DIHB) van monster M1-ontstekerdopmateriaal (Cloete, 2004)
600 500 400 300 200 100 0.02 Vervormingsdata M5 '< i '^^^mm *"*"'-^^ I I I ] I I I I 1 Kwas i-staties Dinamies SHPB M5/1 ^ D i n a m i e s SHPB M5/2 Dinamies SHPB -1200 1/s — Dinamies SHPB -1200 1/s