In het kader van numerieke simulaties is eerder een studie uitgevoerd over de werking van een axiomatische cumulatieve lading. De metingen werden op een specifieke manier uitgevoerd op het metaal van de binnenkant van de cumulatieve voering: de locatie van de sensoren was zorgvuldig gekozen, met een diepte van 0-500 µm vanaf de apex (sensormeters 1-25) en op verschillende secties langs de lengte van de voering (sensormeters 26-35). Deze locatie werd bepaald door de diepte van de jetvormende laag, waarvan de dikte voor de gegeven lading ongeveer h ≈ 300 μm is. Het doel van het onderzoek was dan ook om de geometrische verdeling van het metaal te monitoren, zowel voor als achter de interface.

De numerieke experimenten werden uitgevoerd met behulp van een dynamisch simulatiemodel, waarbij de metalen punten van de cumulatieve voering werden beschreven met behulp van de Lagrangiaanse methode. De berekeningen lieten zien dat een deel van het metaal inderdaad een cumulatieve jet vormt, zoals waargenomen bij de sensoren 20, 23, 30, en 32. Echter, een aanzienlijk deel van het metaal werd gebruikt voor de vorming van een cumulatieve stamper. Dit verschijnsel wijkt af van de eerder bekende gegevens over de vorming van cumulatieve jets, aangezien men zou verwachten dat, bij een celgrootte van h = 250 µm, al het metaal van de binnenoppervlakte van de cumulatieve voering naar de jet zou moeten gaan. De inconsistentie die hierbij wordt waargenomen, kan worden verklaard door een combinatie van geometrische kenmerken van de cumulatieve trechter en de kenmerken van de opzet van het numerieke experiment, evenals door mogelijke tekortkomingen in de theorie van jetvorming die verder verfijnd moeten worden.

In de praktijk vertoont het materiaal van de voering eigenschappen die typerend zijn voor kristallieten. Dit maakt het logisch om het onderzoek niet alleen te richten op het bepalen van de kinematische parameters van de metalen punten in de voering, maar ook op het meten van de parameters van de metalen volumes die de cumulatieve voering vormen. Het volume van het metaal met het oppervlak dat de druk ervaart, is bepalend voor het verloop van het plastische vervormingsproces.

Tijdens het proces van jetvorming ondergaat een element van de cumulatieve voering, in het begin een ringvormige structuur, veranderingen in zijn afmetingen en vorm als gevolg van compressie. De uiteindelijke transformatie van dit element resulteert in de vorming van een cilindrisch lichaam, dat eigenlijk een afgeknotte kegel is. Dit plastische vervormingsproces verandert niet de fysische en mechanische eigenschappen van het metaal, maar creëert wel een gebied van alomvattende compressie in de plastische vervormingszone, waar het materiaal superplasticiteit vertoont. Dit is een toestand waarin het materiaal aanzienlijk vervormt onder relatief lage krachten.

In dit verband werd een kinematisch schema voorgesteld dat de relatie tussen de snelheid van de cumulatieve lading en de vervormingssnelheid van het materiaal weergeeft. Het werd gesuggereerd om de cumulatieve lading te beschouwen als een “gereedschap-materiaal” systeem, waarbij het explosief de vervormende kracht is en de cumulatieve voering het voorwerp is dat vervormd wordt tot een jet.

De simulaties werden uitgevoerd met behulp van het softwarepakket Ansys AUTODYN, waarmee de dynamische processen van hoge snelheid konden worden geanalyseerd. De basis van het onderzoek is een axiomatische cumulatieve lading, bestaande uit een cumulatieve voering van koper, een explosief van het type Composition B, een detonator, en een behuizing van staal (1006). Het model gebruikt de Jones-Wilkins-Lee vergelijking van de toestand van het explosief, die de relatie tussen druk, volume en interne energie beschrijft. Evenzo wordt het metaal van de cumulatieve voering gemodelleerd met behulp van een schokmodel, waarbij de snelheid van detonatie van het explosief en de snelheid van de deformatie van het materiaal een cruciale rol spelen.

De resultaten van de numerieke experimenten toonden aan dat de vorm van het element inderdaad verandert van een korte ring naar een buisachtige vorm, wat een typische eigenschap is van het cumulatieproces. De metingen van de deformatiesnelheid gaven aan dat bij een bepaalde tijdsduur de snelheid van de explosieve detonatie gelijk was aan de snelheid van de deformatie, wat wijst op het feit dat een groot deel van het metaal wordt ingezet voor de vorming van de jet. Verder werd vastgesteld dat er een belangrijk verschijnsel plaatsvond waarbij een groot deel van het metaal in de voering bijdraagt aan de vorming van een cumulatieve stamper, wat impliceert dat de ruimtelijke verdeling van het metaal in de jetvormende laag zorgvuldig moet worden onderzocht.

De voortgang van het onderzoek toont aan dat de specifieke geometrie van de cumulatieve voering, in combinatie met de unieke eigenschappen van het gebruikte materiaal, cruciaal is voor het verkrijgen van een krachtige en consistente jet. Bij de keuze van de conische vorm van de voering wordt de vorming van een hoge snelheid en een sterke, monolithische jet gegarandeerd.

In de context van deze processen is het van belang dat het onderzoek verder uitbreidt naar de dynamische en chemische eigenschappen van zowel het explosief als het metaal. Het wordt steeds duidelijker dat de interactie tussen de explosieve kracht en het materiaal van de voering de belangrijkste factor is in het beheersen van het jetvormingsproces. De rol van het metaal, niet alleen in termen van zijn fysische eigenschappen maar ook zijn rol in de algehele dynamica van het explosieveffect, moet dus verder bestudeerd worden.

Wat verklaart de werking van de cumulatieve lading en de invloed van het materiaalgedrag tijdens de vorming van de jet?

Het begrip van de mechanismen die de vorming van een cumulatieve jet aandrijven, is essentieel voor het verbeteren van de technologieën die gebruik maken van cumulatieve ladingen. Bij het moment van de ineenstorting van het rekengrid, wanneer de kromming van de interface naar beneden gericht is, komt het materiaal in de pest terecht, doordat de dikte te klein is en de massa van het werkelijke metaal in de richting van de cumulatieve jet vloeit. Dit verklaart het hoge percentage van de meetinstrumenten die uit het materiaal van de binnenste laag van de metalen bekleding in de pest terechtkomen.

Een mogelijke verklaring voor deze verschijnselen is de ineenstorting die wordt uitgevoerd door een mechanisme waarbij de binnenste laag van de cumulatieve bekleding zich niet gedraagt als een perfecte vloeistof, maar als een combinatie van ringvormige hoeveelheden metaal die onder druk worden omgezet in buisvormige elementen. Deze elementen, die krimpen door een telescopisch effect, overlappen elkaar en vormen instabiele gebieden voor jetvorming. Het bepalen van de metalen stroming in deze gebieden is een van de belangrijkste doelstellingen van het onderzoek naar de ruimtelijke verdeling van het cumulatieve bekledingsmateriaal tijdens de cumulatieve jet-vorming.

Dit doel kan verder worden uitgebreid, bewezen of weerlegd door middel van experimenteel onderzoek. Ten eerste is het nodig om een reeks numerieke experimenten uit te voeren met een kleinere stapgrootte van het rekengrid van de orde van 75–125 micron om de continuïteit van de jet-vormende laag te bestuderen. De onderzoeksopdracht is om een computermodellering te verkrijgen waarin alle meetinstrumenten die zich aan de binnenste grens van de cumulatieve bekleding bevinden, in de jet terechtkomen, terwijl de kenmerken van de probleemstelling behouden blijven, zoals de materiaalmodellen, het belangrijkste type oplosservergelijkingen, randvoorwaarden en geometrie van het rekendomein.

Ten tweede zijn fysieke experimenten nodig om het gedrag van het metaal zowel in de jetvormende als de middenlaag te onderzoeken, evenals in de laag die de pest vormt volgens de hydrodynamische theorie van de cumulatie. Het experimentele onderzoek van de ruimtelijke verdeling van het cumulatieve bekledingsmateriaal tussen de cumulatieve jet en de pestel kan waardevolle inzichten opleveren. Evenzo is het belangrijk om de verdeling van dit materiaal tussen het hoofd-, midden- en staartgedeelte van de cumulatieve jet en de bijbehorende delen van de cumulatieve pest te bestuderen.

Verder is het cruciaal voor de lezer te begrijpen dat de interactie tussen de verschillende lagen van de cumulatieve bekleding en de daaropvolgende veranderingen in de dynamica van het materiaal sterk afhankelijk zijn van de specifieke condities waarin de cumulatieve lading opereert. De vorming van de jet is niet een eenzijdig proces, maar een complex geheel van fysische verschijnselen waarbij de druk- en temperatuurveranderingen aanzienlijke invloed hebben op de uiteindelijke prestaties van de cumulatieve lading.

De numerieke simulaties en experimentele onderzoeken die worden uitgevoerd, stellen onderzoekers in staat om nauwkeuriger te voorspellen hoe het materiaal zich zal gedragen onder verschillende omstandigheden. Dit biedt nieuwe mogelijkheden voor het ontwerpen van geavanceerde cumulatieve ladingen en verhoogt de efficiëntie van bestaande technologieën, zoals die gebruikt worden in de militaire en industriële sector.

Hoe Shaped-Charge Synthetische Coatings de Mechanische Eigenschappen van Titanium Verbeteren

Onder extreme omstandigheden, wanneer de producten van de ontleding van zouten reageren met de chemische elementen van het substraatmateriaal, ontstaan nieuwe samenstellingen met een hoge sterkte op de oppervlakken van de substraten. Dit fenomeen wordt steeds relevanter bij de toepassing van shaped-charge synthetische coatings, waarbij nitriden en titaniumcarbonitriden met een FCC-structuur de voornaamste inclusies vormen in de composietcoating, die oorspronkelijk op alfa-titanium met een HCP-structuur is gebaseerd.

Bij de beoogde doeleinden van het onderzoek werd het verwachte effect bereikt wanneer nitriden en titaniumcarbonitriden met de FCC-structuur werden gevormd. Deze verbindingen versterken de laag en verbeteren de functionele eigenschappen van het behandelde titaniumlegering. Dit resultaat werd verder ondersteund door de detectie van een kleine hoeveelheid titaniumdiboride met een HCP-structuur, wat aangeeft dat er sprake was van een complexe en geavanceerde materiële samenstelling. Dit creëert niet alleen een hoge sterkte, maar ook een verhoogde hardheid van het materiaaloppervlak.

Na een enkele behandeling met shaped-charge vertoonden titanium substraatmonsters N1 en N2 een tienvoudige verhoging van de microhardheid in de onderliggende lagen. Bij monster N3, dat drie behandelingen had ondergaan, was er zelfs een zesvoudige verhoging van de microhardheid. Dit effect is voornamelijk te wijten aan de aanwezigheid van grote hoeveelheden nitriden, carbonitriden en titaniumdiboriden die zich op het oppervlak van het titaniumlegering hebben gevormd. Dergelijke nieuwe composities die zich in de coating vormen, benaderen materialen die zowel superhard, moeilijk smeltbaar als slijtvast zijn.

De bevindingen geven een duidelijke relatie aan tussen de mechanische eigenschappen van de coatings en hun structurele toestand. Na de vorming van deze structuren, vertonen behandelde materialen niet alleen verbeterde slijtvastheid, maar ook een hoger vermogen om extreme omstandigheden te weerstaan. Dit effect is vooral van belang voor toepassingen waar titaniumlegeringen worden blootgesteld aan zware mechanische belasting en thermische belasting, zoals in de lucht- en ruimtevaartindustrie, medische implantaten en andere high-tech industrieën.

De onderzoeksresultaten onderstrepen de potentiële voordelen van shaped-charge technologie voor het verbeteren van de functionele eigenschappen van titanium. Door gebruik te maken van het explosieveffect van shaped-charge kunnen coatings met een extreem hoge hardheid en sterkte worden geproduceerd, die de algehele prestaties van titanium legeringen aanzienlijk verbeteren. Dit is van belang voor het bevorderen van de levensduur en de betrouwbaarheid van componenten die in veeleisende omgevingen werken.

Daarnaast is het belangrijk te begrijpen dat de veranderingen in de structuur van titanium niet alleen betrekking hebben op de mate van hardheid, maar ook op de chemische stabiliteit van het oppervlak. De gevormde nitriden en carbonitriden bieden een chemische bescherming tegen corrosie, wat essentieel is voor materialen die in agressieve omgevingen moeten functioneren. Het vermogen van titaniumlegeringen om bestand te zijn tegen corrosie kan dus direct worden beïnvloed door de specifieke samenstelling en de behandelmethoden die worden toegepast.

Tot slot, hoewel het proces van shaped-charge behandelingen veelbelovende resultaten heeft opgeleverd in termen van mechanische eigenschappen, is het essentieel om de langetermijneffecten van dergelijke behandelingen op het materiaalgedrag en de structurele integriteit van titaniumlegeringen verder te onderzoeken. De dynamische interactie tussen de behandelde oppervlakken en de interne microstructuren kan invloed hebben op de vermoeiingsbestendigheid en andere kritieke eigenschappen van het materiaal.

Wat zijn de eigenschappen van de vervorming van een poreuze granulatenlaag bij statische en dynamische compressie?

De interactie van schokgolven met poreuze granularen is een complex proces, waarbij de verschillende krachten die op het materiaal inwerken, zoals de weerstandskrachten van de vaste fase, de Stokes-krachten van viskeuze wrijving en de convectieve warmteoverdracht door het grensvlak, een cruciale rol spelen. De vaste fase van het poreuze medium, als het skelet van de laag, kan aanzienlijk worden gecomprimeerd tijdens deformatie, wat de parameters van de lagen beïnvloedt, afhankelijk van de mate van compressie. De specifieke aard van deze afhankelijkheden wordt bepaald door numerieke studies van de deformatie van fragmenten van het korrelige materiaal. Dit mechanisme is niet triviaal, omdat de grensvlakken tussen de "schone" gasfase en het poreuze gas, de overgangszones van porositeit en permeabiliteit, speciale omstandigheden vereisen, zoals bijvoorbeeld beschreven door de vergelijkingen van de massa-, momentum- en energiebehoud bij de sprongen van porositeit.

Bij de beschrijving van de vervormingseigenschappen van poreuze granulaten moet men verder rekening houden met de relatie tussen de verandering in porositeit en permeabiliteit van het medium en de graad van deformatie van de korrelige laag. Deze relatie wordt vaak wiskundig gemodelleerd en is essentieel voor de beoordeling van de dynamica van interpenetrerende media. Het numerieke model dat gebruikt wordt voor de interactie van schokgolven met poreuze lagen houdt rekening met deze veranderingen en past de berekeningen aan de hand van experimenten, waarbij de compressie-eigenschappen van de materialen onder statische en dynamische belasting gemeten worden.

In statische experimenten met een laag van loden kogels, uitgevoerd op een Zwick Amsler HA 100 servo-hydraulische machine, werd een stress-strain diagram verkregen. De resultaten toonden een duidelijk niet-lineair en onomkeerbaar gedrag van het materiaal, wat typerend is voor poreuze media. De loden kogels vertoonden een plastische vloeiing na het bereiken van een stresswaarde van 1,45 MPa, met een modulus van 0,5 tot 2 GPa, afhankelijk van de elasticiteit van het materiaal.

Dynamische experimenten werden uitgevoerd op een opstelling in een split Hopkinson bar, waarbij de sample tussen twee meetstaven werd geplaatst en door een kortsteker werd geladen. De experimentele opzet maakte gebruik van loden kogels met een diameter van 2 mm. De lading werd gecreëerd door de impact van de steker, wat resulteerde in verschillende compressiecycli van de laag. Bij lage golfsnelheden werd een plastische vloeiing waargenomen, terwijl bij hogere snelheden de deeltjes fragmentatie vertoonden. De resultaten gaven duidelijk aan dat dynamische en quasistatische vervormingsgedrag sterk van elkaar verschillen, vooral bij hoge belasting.

De dynamische testresultaten lieten zien dat de mate van vervorming en de snelheid van vervorming in elke daaropvolgende cyclus afneemt, wat te maken heeft met de experimentopzet en de interactie van directe en gereflecteerde golven. De curve die de verandering van de vervormingssnelheid in de tijd weergeeft, varieerde afhankelijk van de snelheid van de impact, en het effect van herhaalde belasting leidde tot afname van de amplitude van de vervormingen. Bij de hoogst gemeten golfsnelheden kwam massale fragmentatie van de loden kogels voor, wat een ander karakter van vervorming aanduidt dan bij quasistatische belasting.

De statische en dynamische experimenten lieten een significante verscheidenheid aan vervormingsgedrag zien in poreuze lagen, afhankelijk van de belastingstoestand. Wat belangrijk is om te begrijpen, is dat de vervorming van deze materialen zowel bij statische als dynamische belasting een irreversibel, niet-lineair proces is, waarbij bij hoge belasting de deeltjes niet alleen herschikken, maar ook een sterke plastische vloeiing en fragmentatie ondergaan. Dit is van cruciaal belang voor het ontwikkelen van wiskundige modellen die de interactie van schokgolven met dergelijke lagen beschrijven, en voor het verbeteren van het ontwerp van structurele elementen die bulklagen bevatten.

Het is verder essentieel te begrijpen dat de mate van deformatie in poreuze media sterk afhankelijk is van de belastingstoestand en de specifieke eigenschappen van de materialen, zoals de mate van compressie, porositeit, en de respons op zowel statische als dynamische invloeden. Het toepassen van deze kennis is noodzakelijk voor het ontwikkelen van nauwkeurige numerieke modellen en het optimaliseren van industriële processen waarbij schokgolven en compressie een rol spelen, bijvoorbeeld in de mijnbouw, de olie- en gasindustrie, en bij militaire toepassingen.

Hoe LED-technologie de fotoakoestische beeldvorming transformeert
Hoe kan de hydrodynamica van oplosmiddel-moleculen worden gemeten en geanalyseerd?
Hoe de Integratie van Hernieuwbare Energie en Microbiële Engineering de Efficiëntie van Bio-elektrochemische Systemen Kan Verbeteren
Hoe werken subqueries in SQL en hoe kunnen ze bedrijven helpen?
Wiskundige probleemoplossing: Mengsels, oplossingen en legeringen – methoden, vaardigheden en samenwerking in de klas
Deel 3. Thema 5. Het ionproduct van water. De waterstofionenconcentratie en de pH-schaal.
Gegevens en Betalingsvoorwaarden voor het Verstrekken van Documentkopieën – Openbaar Aandelenvennootschap "Centrale Voorstedelijke Passagiersmaatschappij"
Gewijzigd document met gecorrigeerde informatie uit het verslag van de emittent over het eerste halfjaar van 2022
Ze moeten in elke tijd in een zegevierende mars vooruitgaan Middelbare school nr. 2 van Makarev sluit zich aan bij de landelijke Russische initiatief “Onsterfelijk Regiment”