RU2503494C2 - Device to strain conical specimens by shockwave and to preserve them after straining - Google Patents

Device to strain conical specimens by shockwave and to preserve them after straining Download PDF

Info

Publication number
RU2503494C2
RU2503494C2 RU2012108472/05A RU2012108472A RU2503494C2 RU 2503494 C2 RU2503494 C2 RU 2503494C2 RU 2012108472/05 A RU2012108472/05 A RU 2012108472/05A RU 2012108472 A RU2012108472 A RU 2012108472A RU 2503494 C2 RU2503494 C2 RU 2503494C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ampoule
base
cavity
loading
recess
Prior art date
Application number
RU2012108472/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012108472A (en
Inventor
Владимир Владимирович Милявский
Константин Владимирович Хищенко
Александр Агасиевич Чарахчьян
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)
Priority to RU2012108472/05A priority Critical patent/RU2503494C2/en
Publication of RU2012108472A publication Critical patent/RU2012108472A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2503494C2 publication Critical patent/RU2503494C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to testing of materials. Proposed device comprises collar ring 7 vertically fitted at base 12 to house mother ampoule with material specimen 11 to be tested by high dynamic pressure above which arranged is striker 5 composed of aluminium disc. Besides, it includes pyrotechnical charge to be initiated by trigger to produce detonation wave towards said disc. Guide steel ring 4 is arranged above said pyrotechnical charge 3 to accommodate said aluminium disc spaced from collar ring 7. Said mother ampoule is composed by base 8 and cover 9 jointed together by thread joint. Cylindrical recess for disc-shape insert 10 is made at ampoule base centre. Conical cavity is made at the centre of said recess to accommodate conical material specimen 11 to be tested. Specimen base is located flush with recess bottom surface while said insert 10 is arranged in cylindrical recess between cone base and ampoule cover 9. Specimen conical shape and ampoule design allows straining the specimens to over 2 Mbar using single detonator.
EFFECT: higher efficiency of testing.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области испытаний материалов и может быть использовано для ударно-волнового синтеза новых материалов, ударно-волнового компактирования порошкообразных материалов, изучения фазовых превращений различных материалов под действием высоких давлений и температур и физического моделирования импактных процессов в лабораторных условиях. В частности, изобретение касается конструкции устройства, используемого при проведении экспериментов, связанных с нагруженном образцов графита ударной волной и с последующим их сохранением после нагружения.The invention relates to the field of testing materials and can be used for shock wave synthesis of new materials, shock wave compaction of powder materials, the study of phase transformations of various materials under the influence of high pressures and temperatures, and physical modeling of impact processes in laboratory conditions. In particular, the invention relates to the design of the device used in experiments related to loaded samples of graphite by a shock wave and their subsequent storage after loading.

Устройства для ударно-волнового нагружения образцов с последующим их сохранением различных конструкций - со сферической геометрией нагружения, с плоской геометрией нагружения и др. - имеют схожие области применения: для ударно-волнового синтеза новых материалов, модификации структуры и свойств материалов, ударно-волнового компактирования порошкообразных материалов, изучения фазовых превращений различных материалов под действием высоких давлений и температур, физического моделирования импактных процессов в лабораторных условиях и т.п.Devices for shock-wave loading of samples with their subsequent preservation of various designs - with spherical geometry of loading, with flat geometry of loading, etc. - have similar applications: for shock-wave synthesis of new materials, modification of the structure and properties of materials, shock-wave compaction powder materials, studying the phase transformations of various materials under the influence of high pressures and temperatures, physical modeling of impact processes in laboratory conditions, etc. .P.

Устройства со сферической геометрией нагружения позволяют получить очень высокие давления (несколько Мбар в центральной части), имеют неоднородное пространственное распределение максимального давления и других параметров нагружения по образцу, требуют знания уравнения состояния исследуемого материала и проведения численных расчетов для установления вышеупомянутого распределения давления и интерпретации результатов экспериментов, обладают крайне сложной схемой инициирования и сложны в изготовлении. В плоских системах давление не велико - обычно до 0.5 Мбар, но схема инициирования очень проста (требуется только один детонатор), такие устройства просты в изготовлении, распределение давления по образцу в первом приближении однородно и для нахождения максимального давления в материале проведение математического моделирования и знание уравнения состояния не требуется.Devices with spherical loading geometry allow obtaining very high pressures (several Mbar in the central part), have an inhomogeneous spatial distribution of the maximum pressure and other loading parameters over the sample, require knowledge of the equation of state of the material under study and numerical calculations to establish the aforementioned pressure distribution and interpret experimental results have an extremely complex initiation scheme and are difficult to manufacture. In flat systems, the pressure is not high - usually up to 0.5 Mbar, but the initiation scheme is very simple (only one detonator is required), such devices are simple to manufacture, the pressure distribution over the sample is uniform to a first approximation, and mathematical modeling and knowledge to find the maximum pressure in the material no equation of state is required.

В частности, известно устройство для обработки материалов сверхвысоким давлением, включающее в себя одно- или многослойную сферическую герметичную оболочку, в центральную полость которого помещают образец в виде сплошного шара из обрабатываемого материала для всестороннего обжатия так, чтобы центр образца совпадал с центром этой полости. При этом на оболочке размещен слой взрывчатого вещества: толщина, мощность и масса которого рассчитываются в зависимости от того, какие параметры (температуру, давление) необходимо обеспечить для конкретного образца и конкретного материала. Система задействования слоя взрывчатого вещества установлена на его поверхности, а корпус окружает описанные выше слои, выполнен одно- или многослойным и обладает свойством уносить избыточный импульс и поглощать энергию взрывчатого вещества за счет подбора материала или сочетания материалов с определенными свойствами, способствующих поглощению энергии, выделяемой взрывчатым веществом (RU 2063449, C21D 7/00, B01J 3/06, опубл. 10.07.1996).In particular, a device for processing materials with ultra-high pressure is known, which includes a single or multilayer spherical hermetic shell, in the central cavity of which a sample is placed in the form of a continuous ball of processed material for comprehensive compression so that the center of the sample coincides with the center of this cavity. At the same time, a layer of explosive is placed on the shell: the thickness, power and mass of which are calculated depending on what parameters (temperature, pressure) must be provided for a specific sample and specific material. An explosive layer activation system is installed on its surface, and the enclosure surrounds the layers described above, is single- or multi-layer and has the property to carry away excess momentum and absorb explosive energy by selecting materials or combining materials with certain properties that contribute to the absorption of energy generated by explosive substance (RU 2063449, C21D 7/00, B01J 3/06, publ. 10.07.1996).

Недостаток конструкции такого сферического устройства заключается в трудоемкости его изготовления и исключительной сложности системы задействования слоя взрывчатого вещества, так как при сферическом подрыве необходимо осуществлять многоточечное инициирование с высокой степенью синхронизации по времени и использовать элементы специальной конструкции для передачи детонации.The design flaw of such a spherical device is the laboriousness of its manufacture and the exceptional complexity of the explosive layer activation system, since with spherical blasting it is necessary to carry out multi-point initiation with a high degree of time synchronization and use elements of a special design to transmit detonation.

Как упоминалось выше, более удобными для пользования и технологически простыми устройствами для проведения экспериментов по нагружению образцов ударной волной с последующим их сохранением являются устройства с плоской геометрией нагружения. Такие устройства описаны, например, в RU 2006137056 и в статье "Vladimir V. Milyavskiy, Konstantin V. Khishchenko, Tariana I. Borodina. Stepwise shock compression of C70 fullerene // Carbon. 2011. Vol.49. P. 2345-2351".As mentioned above, devices with flat loading geometry are more convenient and technologically simple devices for conducting experiments on loading samples with a shock wave and then preserving them. Such devices are described, for example, in RU 2006137056 and in the article "Vladimir V. Milyavskiy, Konstantin V. Khishchenko, Tariana I. Borodina. Stepwise shock compression of C 70 fullerene // Carbon. 2011. Vol.49. P. 2345-2351 "

Так, в RU 2006137056, B01J 3/00 опубл. 27.04.2008, описано устройство для синтеза кристаллического карбина, содержащее вертикально смонтированные последовательно на основании корпус с камерой для размещения ампулы сохранения, в которой размещается графитовый материал и над которой размещен ударник в виде металлического диска, а так же пиротехнический заряд с инициированием от детонатора для формирования ударной волны в направлении металлического диска, под взрывчатым веществом установлено направляющее стальное кольцо, в полости которого размещен ударник в виде алюминиевого диска, который размещен на расстоянии над полостью, образованной кольцеобразным стальным элементом корпуса, в полости которого установлена стальная ампула сохранения, выполненная из нижней части (основания) и крышки, соединяемых между собой резьбовым соединением, при этом во внутреннем объеме ампулы сохранения размещен вкладыш в виде стального диска с цилиндрическим углублением в центральной части для установки в него диска из фторопласта диаметром, повторяющим диаметр цилиндрического углубления и поверхность которого по всей площади выстлана внахлест расположенными между собой чешуйками фольги графита монохроматорного качества с плотностью не менее 2,2 г/см3 и толщиной 10-20 мкм, при этом после установки диска из фторопласта с расположенными на нем внахлест относительно друг друга чешуйками цилиндрическое углубление закрыто другим диском из фторопласта и медной пробкой.So, in RU 2006137056, B01J 3/00 publ. 04/27/2008, a device for the synthesis of crystalline carbine is described, comprising a housing vertically mounted sequentially on the base with a chamber for storing a storage ampoule, in which graphite material is placed and above which a hammer in the form of a metal disk is placed, as well as a pyrotechnic charge with initiation from a detonator for the formation of a shock wave in the direction of the metal disk, a guide steel ring is installed under the explosive, in the cavity of which a hammer is placed in the form of an aluminum a disk, which is placed at a distance above the cavity formed by the ring-shaped steel element of the casing, in the cavity of which a steel storage ampoule is installed, made of the lower part (base) and the lid interconnected by a threaded connection, while an insert is placed in the internal volume of the storage ampoule in the form a steel disk with a cylindrical recess in the central part for installing a fluoroplastic disk in it with a diameter repeating the diameter of the cylindrical recess and the surface of which is across and lined with overlapping flakes of monochromatic quality graphite foil with a density of at least 2.2 g / cm 3 and a thickness of 10-20 μm, while after installing a fluoroplastic disk with flakes located on it overlapping relative to each other, the cylindrical recess is closed by another disk from ftoroplast and a copper stopper.

В этом устройстве пиротехнический заряд с инициированием от детонатора включает в себя генератор плоской ударной волны из парафина и взрывчатого вещества и само взрывчатое вещество. Принято в качестве прототипа.In this device, the pyrotechnic charge initiated by the detonator includes a plane shock wave generator of paraffin and explosive and the explosive itself. Adopted as a prototype.

Конструкция, описанная в RU 2006137056, эффективна как устройство для синтеза карбина, проста в изготовлении, требует для инициирования только один детонатор, но в части максимального ударного давления, действующего на образец, многократно уступает сферическому устройству RU 2063449.The design described in RU 2006137056 is effective as a device for the synthesis of carbine, easy to manufacture, requires only one detonator to initiate, but in terms of maximum shock pressure acting on the sample, it is many times inferior to the spherical device RU 2063449.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности устройства в части проведения ударно-волновой обработки помещенного в устройство материала при инициировании заряда одним детонатором путем многократного увеличения максимального ударного давления, действующего на образец, за счет изменения геометрии образца и места его размещения. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для нагружения ударной волной образцов конической формы и для их сохранения после нагружения, содержащем вертикально смонтированные последовательно на основании охранное кольцо с полостью для размещения ампулы сохранения, в которой размещается образец материала, подвергаемого обработке высоким динамическим давлением (или исходного материала для ударно-волнового синтеза, или порошкообразного материала для проведения ударно-волнового компактирования) и над которой размещен ударник в виде алюминиевого диска, а так же пиротехнический заряд с инициированием от детонатора для формирования детонационной волны в направлении этого диска, под взрывчатым веществом установлено направляющее стальное кольцо, в полости которого размещен указанный диск, который размещен на расстоянии над охранным кольцом, в полости которого установлена стальная ампула сохранения, выполненная из соединяемых между собой резьбовым соединением основания ампулы и охватывающей его крышки, в верхней части основании ампулы выполнена цилиндрическая выемка для стального вкладыша в виде диска, в центре выемки располагается полость конической формы для размещения в ней образца обрабатываемого материала в виде конуса, основание которого расположено заподлицо с поверхностью дна выемки, а в цилиндрической выемке между основанием конуса и крышкой ампулы размещен вкладыш в виде стального диска.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the efficiency of the device in terms of carrying out the shock wave processing of the material placed in the device when the charge is initiated by one detonator by repeatedly increasing the maximum shock pressure acting on the sample by changing the geometry of the sample and its location. The specified technical result is achieved by the fact that in the device for loading the shock wave of conical-shaped samples and for preserving them after loading, containing a guard ring with a cavity vertically mounted sequentially on the base with a cavity for accommodating a storage ampoule in which a sample of material subjected to high dynamic pressure processing is placed ( or source material for shock wave synthesis, or powder material for conducting shock wave compaction) and over which a drummer in the form of an aluminum disk is placed, as well as a pyrotechnic charge with initiation from the detonator to form a detonation wave in the direction of this disk, a guide steel ring is installed under the explosive, in the cavity of which the specified disk is placed, which is located at a distance above the guard ring, in the cavity which has a steel storage ampoule made of interconnected by a threaded connection of the base of the ampoule and the covers covering it, in the upper part of the base of the ampoule a cylindrical recess for a steel liner in the form of a disk, a conical cavity is located in the center of the recess for accommodating a sample of the processed material in the form of a cone, the base of which is flush with the surface of the bottom of the recess, and a liner is placed in the cylindrical recess between the cone base and the lid of the ampoule in the form steel disk.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are significant and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by specific examples of execution, which are not only possible, but clearly demonstrate the ability to achieve the desired technical result.

На фиг.1 представлена схема устройства с конической полостью для нагружения и сохранения образцов после воздействия сильной ударной волны;Figure 1 presents a diagram of a device with a conical cavity for loading and preserving samples after exposure to a strong shock wave;

фиг.2 - общий вид ампулы сохранения и образца;figure 2 is a General view of the ampoule of conservation and sample;

фиг.3 - результаты численного расчета распределения давления в образцах графитов MF-307;figure 3 - the results of a numerical calculation of the pressure distribution in the samples of graphites MF-307;

фиг.4 - результаты численного расчета распределения давления в образцах графитов МПГ;figure 4 - the results of a numerical calculation of the pressure distribution in the samples of graphite PGM;

фиг.5 - результаты численного расчета распределения давления в образцах графитов ГМЗ.figure 5 - the results of a numerical calculation of the pressure distribution in the graphite samples GMZ.

Согласно настоящего изобретения рассматривается устройство (фиг.1) для нагружения ударной волной образцов графита и для их сохранения после нагружения. Образец для нагружения может быть представлен в виде монолитного элемента (как образец графита в рассматриваемом конкретном примере) или в виде порошкообразного материала, который запрессовывается непосредственно в коническую полость основания ампулы сохранения. Так же образцы из материалов, обладающих низкой по сравнению со сталью температурой плавления, можно изготовить путем плавления материала и последующей заливки расплава в коническую полость основания ампулы сохранения.According to the present invention, there is considered a device (Fig. 1) for shock wave loading of graphite samples and for their conservation after loading. The sample for loading can be presented in the form of a monolithic element (as a graphite sample in the considered specific example) or in the form of a powdery material that is pressed directly into the conical cavity of the base of the storage ampoule. Also, samples from materials with a low melting point compared to steel can be made by melting the material and then pouring the melt into the conical cavity of the base of the storage ampoule.

На фиг.1 следующими позициями представлены конструктивные элементы устройства: 1 - детонатор; 2 - генератор плоской ударной волны; 3 - взрывчатое вещество; 4 - направляющее кольцо; 5 - ударник; 6 - столбики; 7 - охранное кольцо; 8 - основание ампулы сохранения; 9 - крышка ампулы; 10 - вкладыш; 11 -исследуемый образец; 12 - основание, 13 -полость конической формы.Figure 1, the following positions represent the structural elements of the device: 1 - detonator; 2 - a plane shock wave generator; 3 - explosive; 4 - a directing ring; 5 - drummer; 6 - columns; 7 - a guard ring; 8 - the base of the conservation ampoule; 9 - ampoule cover; 10 - liner; 11 - test sample; 12 - base, 13 - cavity of conical shape.

Это устройство содержит вертикально смонтированные последовательно на основании 12 охранное кольцо 7 с полостью для размещения ампулы сохранения, в которой размещается образец 11 и над которой размещен ударник 5 в виде металлического диска, а так же пиротехнический заряд (состоящий из генератора плоской ударной волны 2 и взрывчатого вещества 3) с инициированием от детонатора 1 для формирования детонационной волны в направлении металлического диска. Под взрывчатым веществом 3 установлено направляющее стальное кольцо 4, в полости которого размещен ударник 5 в виде алюминиевого диска, который размещен на расстоянии над охранным кольцом 7, в полости которого установлена стальная ампула сохранения, выполненная из соединяемых между собой резьбовым соединением основания ампулы 8 и охватывающей его крышки 9, в верхней части основании ампулы выполнена цилиндрическая выемка для стального вкладыша в виде диска 10, в центре выемки располагается полость конической формы 13 для размещения в ней образца обрабатываемого материала в виде конуса 11, основание которого расположено заподлицо с поверхностью дна выемки, а в цилиндрической выемке между основанием конуса и крышкой ампулы размещен вкладыш в виде стального диска 10.This device contains a guard ring 7 vertically mounted sequentially on the base 12 with a cavity for storing the storage ampoule, in which the sample 11 is placed and above which the striker 5 in the form of a metal disk is placed, as well as a pyrotechnic charge (consisting of a plane shock wave generator 2 and an explosive 3) with initiation from detonator 1 to form a detonation wave in the direction of the metal disk. Under the explosive 3 is installed a guide steel ring 4, in the cavity of which is placed an impactor 5 in the form of an aluminum disk, which is placed at a distance above the guard ring 7, in the cavity of which there is a steel storage ampoule made of interconnected threaded connection of the base of the ampoule 8 and covering its cover 9, in the upper part of the base of the ampoule there is a cylindrical recess for the steel insert in the form of a disk 10, in the center of the recess there is a cavity of a conical shape 13 for placement of a sample of the processed material in the form of a cone 11, the base of which is flush with the surface of the bottom of the recess, and in the cylindrical recess between the base of the cone and the ampoule cover there is an insert in the form of a steel disk 10.

Данное устройство для нагружения ударной волной образцов конической формы и для их сохранения после нагружения позволяют получить высокие давления (несколько Мбар у вершины конуса - как в устройствах со сферической геометрией нагружения), просто в изготовлении и обладает несложной схемой инициирования от одного детонатора (как устройства с плоской геометрией нагружения), имеет неоднородное пространственное распределение максимального давления и других параметров нагружения по образцу и требуют проведения численных расчетов для установления распределения давления и интерпретации результатов экспериментов (как устройства со сферической геометрией). Преимущество данного устройства по сравнению с устройствами со сферической геометрией нагружения - простая схема инициирования и простота изготовления, по сравнению с устройствами с плоской геометрией нагружения - высокие давления нагружения.This device for loading conical-shaped samples by the shock wave and retaining them after loading allows obtaining high pressures (several Mbar at the top of the cone, as in devices with spherical loading geometry), is simple to manufacture, and has a simple initiation circuit from one detonator (as devices with flat loading geometry), has an inhomogeneous spatial distribution of the maximum pressure and other loading parameters along the sample, and require numerical calculations for the setup changes in the pressure distribution and interpretation of experimental results (as devices with spherical geometry). The advantage of this device compared to devices with a spherical loading geometry is a simple initiation scheme and ease of manufacture, compared with devices with a flat loading geometry - high loading pressures.

В устройстве применялся генератор 2 плоской ударной волны (состав: парафин марки П-1 (ГОСТ 23683-89-150 г), взрывчатое вещество (состав A-IX-1, ОСТ 384-636-72-150 г) и само взрывчатое вещество 3 (состав A-IX-1, ОСТ 384-636-72-600 г).The device used a flat shock wave generator 2 (composition: P-1 paraffin (GOST 23683-89-150 g), explosive (composition A-IX-1, OST 384-636-72-150 g) and the explosive itself 3 (composition A-IX-1, OST 384-636-72-600 g).

Для проведения ударно-волнового нагружения графита при помощи данного устройства на токарном станке вытачивались конические образцы с диаметром при основании 15.346 мм, высотой 10 мм и углом при вершине 75° градусов. В качестве исходного материала для исследований использовался графит трех различных модификаций: ГМЗ (р=1.70 г/см3), МПГ-7 (р=1.91 г/см3), и MF-307 (р-2.01 г/см3). Образцы размещались в конической полости 13 соответствующего размера, расположенной в основании 8 из нержавеющей стали 12Х18Н10Т (фиг.2) с наружным диаметром 57 мм и высотой 20 мм. Полость с образцом накрывалась вкладышем 10 толщиной 3 мм, диаметром 25 мм. На основание ампулы 8 навинчивалась крышка 9 толщиной 5 мм. Ампула в сборе вставлялась в стальное охранное кольцо 7 с наружным диаметром 150 мм и толщиной 25 мм и помещалась на стальное основание 12 диаметром 150 мм и толщиной 25 мм. Сборки сохранения нагружались плоским ударом алюминиевых пластин толщиной 5 мм и диаметром 90 мм, разогнанных продуктами детонации взрывчатого вещества до скорости 3,35 км/с при помощи взрывного метательного устройства.To conduct shock-wave loading of graphite using this device, conical specimens with a diameter at the base of 15.346 mm, a height of 10 mm and an angle at the apex of 75 ° degrees were turned on a lathe using this device. Graphite of three different modifications was used as a starting material for research: GMZ (p = 1.70 g / cm 3 ), MPG-7 (p = 1.91 g / cm 3 ), and MF-307 (p-2.01 g / cm 3 ). Samples were placed in a conical cavity 13 of the corresponding size located in the base 8 of stainless steel 12X18H10T (Fig.2) with an outer diameter of 57 mm and a height of 20 mm. The cavity with the sample was covered with an insert 10 with a thickness of 3 mm and a diameter of 25 mm. A cap 9 with a thickness of 5 mm was screwed onto the base of the ampoule 8. The ampoule assembly was inserted into a steel guard ring 7 with an outer diameter of 150 mm and a thickness of 25 mm and was placed on a steel base 12 with a diameter of 150 mm and a thickness of 25 mm. The storage assemblies were loaded with a flat impact of aluminum plates 5 mm thick and 90 mm in diameter, dispersed by detonation products of the explosive to a speed of 3.35 km / s using an explosive throwing device.

После эксперимента ампулы сохранения вскрывались на токарном станке и из них извлекались сохраненные образцы, которые в дальнейшем подвергались микроструктурным исследованиям. Образцы, извлеченные из ампул сохранения, были в различной степени деформированы и утратили первоначальную правильную коническую форму, сохранив, однако, целостность и высокую степень осевой симметрии. Плотность всех образцов оказалась примерно одинаковой и составляла 2.1 г/см3. Таким образом, исходно наименее плотный графит ГМЗ подвергся наибольшей деформации. Основания "конусов" были слегка вогнуты в сторону вершины. Каждый из "конусов" разрезался на пять слоев, перпендикулярных оси симметрии. Из каждого слоя материала изготавливалась порошковая проба, которая исследовалась методами рентгенофазового анализа с целью изучения фазовых превращений графита при ударно-волновом нагружен™. Результаты численного расчета распределения давления в образцах графитов MF-307, МПГ и ГМЗ, выполненных с использованием уравнения состояния «Khishchenko K.V., Fortov V.E., Lomonosov I.V. Multi-phase equation of state for carbon over wide range of temperatures and pressures // Int. J. Thermophys. 2005. V.26. 2. P.479» представлены на фиг.3, фиг.4 и фиг.5, соответственно. На данных рисунках приведены расчетные изобары в нагружаемых образцах графита, номинированные в ГПа, для трех моментов времени t1=2.661, t2=2.712 и t3=2.858 мкс, отвечающих максимальному давлению в экспериментах с графитом MF-307, МПГ и ГМЗ, соответственно. За начальный момент времени в расчетах принимался момент касания ударника (позиция 5 на фиг.1) крышки ампулы сохранения (позиция 9 на фиг.1). Таким образом, настоящее устройство позволяет нагружать образцы ударным давлением свыше 200 ГПа.After the experiment, conservation ampoules were opened on a lathe and stored samples were extracted from them, which were subsequently subjected to microstructural studies. Samples extracted from conservation ampoules were deformed to various degrees and lost their original regular conical shape, however, preserving integrity and a high degree of axial symmetry. The density of all samples was approximately the same and amounted to 2.1 g / cm 3 . Thus, the initially least dense GMZ graphite underwent the greatest deformation. The bases of the "cones" were slightly concave toward the apex. Each of the "cones" was cut into five layers perpendicular to the axis of symmetry. A powder sample was made from each layer of the material, which was studied by X-ray phase analysis in order to study the phase transformations of graphite under shock wave ™. The results of a numerical calculation of the pressure distribution in graphite samples MF-307, PGM and GMZ made using the state equation Khishchenko KV, Fortov VE, Lomonosov IV Multi-phase equation of state for carbon over wide range of temperatures and pressures // Int. J. Thermophys. 2005. V.26. 2. P.479 "are presented in figure 3, figure 4 and figure 5, respectively. These figures show the calculated isobars in loaded graphite samples nominated in GPa for three times t 1 = 2.661, t 2 = 2.712 and t 3 = 2.858 μs corresponding to the maximum pressure in experiments with graphite MF-307, MPG and GMZ, respectively. For the initial moment of time in the calculations, the moment of contact of the drummer (position 5 in FIG. 1) with the cover of the storage ampoule (position 9 in FIG. 1) was taken. Thus, this device allows you to load samples with an impact pressure of more than 200 GPa.

Настоящее изобретение промышленно применимо, может быть изготовлено с применением известных технологий и материалов. Новизна изобретения состоит в новой форме образца и новой конструкции ампулы сохранения, обеспечивающей возможность нагружения образцов до давлений свыше 2 Мбар при использовании простой схемы инициирования с одним детонатором.The present invention is industrially applicable, can be manufactured using known technologies and materials. The novelty of the invention consists in a new sample form and a new design of the storage ampoule, which provides the possibility of loading the samples to pressures above 2 Mbar using a simple initiation scheme with one detonator.

Claims (1)

Устройство для нагружения ударной волной образцов и для их сохранения после нагружения, характеризующееся тем, что содержит вертикально смонтированные последовательно на основании охранное кольцо с полостью для размещения ампулы сохранения, в которой размещается образец материала, подвергаемого обработке высоким динамическим давлением, и над которой размещен ударник в виде алюминиевого диска, а также пиротехнический заряд с инициированием от детонатора для формирования детонационной волны в направлении этого диска, под взрывчатым веществом пиротехнического заряда установлено направляющее стальное кольцо, в полости которого размещен указанный диск, который размещен на расстоянии над охранным кольцом, в полости которого установлена стальная ампула сохранения, выполненная из соединяемых между собой резьбовым соединением основания ампулы и охватывающей его крышки, в верхней части основания ампулы выполнена цилиндрическая выемка для стального вкладыша в виде диска, отличающееся тем, что для нагружения ударной волной образцов конической формы в центре выемки располагается полость конической формы для размещения в ней образца обрабатываемого материала в виде конуса, основание которого расположено заподлицо с поверхностью дна выемки, а в цилиндрической выемке между основанием конуса и крышкой ампулы размещен вкладыш в виде стального диска. A device for loading the samples with a shock wave and for maintaining them after loading, characterized in that it contains a guard ring vertically mounted sequentially on the base with a cavity for storing a storage ampoule, in which a sample of material subjected to high dynamic pressure processing is placed, and above which a hammer is placed in the form of an aluminum disk, as well as a pyrotechnic charge with initiation from the detonator to form a detonation wave in the direction of this disk, under the explosive As a part of the pyrotechnic charge, a guide steel ring is installed, in the cavity of which the indicated disk is placed, which is placed at a distance above the guard ring, in the cavity of which there is a steel conservation ampoule made of threaded connections of the ampoule base and the covers that are connected to each other, in the upper part of the ampoule base a cylindrical recess is made for a steel liner in the form of a disk, characterized in that for loading the conical shape of the samples in the center of the recess Laga conically shaped cavity for receiving the sample material to be treated in the form of a cone, the base of which is located flush with the recess bottom surface and a cylindrical recess between the cone base and cover liner ampoules placed in a steel disc.
RU2012108472/05A 2012-03-07 2012-03-07 Device to strain conical specimens by shockwave and to preserve them after straining RU2503494C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108472/05A RU2503494C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Device to strain conical specimens by shockwave and to preserve them after straining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012108472/05A RU2503494C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Device to strain conical specimens by shockwave and to preserve them after straining

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012108472A RU2012108472A (en) 2013-09-20
RU2503494C2 true RU2503494C2 (en) 2014-01-10

Family

ID=49182734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012108472/05A RU2503494C2 (en) 2012-03-07 2012-03-07 Device to strain conical specimens by shockwave and to preserve them after straining

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2503494C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722192C1 (en) * 2019-09-16 2020-05-28 Российская Федерация, от имени который выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Plane wave loading device
RU2811130C1 (en) * 2023-07-19 2024-01-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Loading device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2089278C1 (en) * 1994-09-07 1997-09-10 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Device for action on substance with high-pressure shock waves
RU2259943C2 (en) * 2001-02-21 2005-09-10 Волков Анатолий Евгеньевич Method of synthesizing diamond
RU2327514C1 (en) * 2006-10-19 2008-06-27 Институт Теплофизики Экстремальных Состояний ОИВТ РАН (ИТЭС ОИВТ РАН) Device for synthesising crystalline carbine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2089278C1 (en) * 1994-09-07 1997-09-10 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Device for action on substance with high-pressure shock waves
RU2259943C2 (en) * 2001-02-21 2005-09-10 Волков Анатолий Евгеньевич Method of synthesizing diamond
RU2327514C1 (en) * 2006-10-19 2008-06-27 Институт Теплофизики Экстремальных Состояний ОИВТ РАН (ИТЭС ОИВТ РАН) Device for synthesising crystalline carbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722192C1 (en) * 2019-09-16 2020-05-28 Российская Федерация, от имени который выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Plane wave loading device
RU2811130C1 (en) * 2023-07-19 2024-01-11 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Loading device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012108472A (en) 2013-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE531392C2 (en) Method of super-compressed detonation and apparatus for effecting such detonation
Fedorov et al. Numerical analysis of the effect of the geometric parameters of a combined shaped-charge liner on the mass and velocity of explosively formed compact elements
RU2503494C2 (en) Device to strain conical specimens by shockwave and to preserve them after straining
Chang et al. Numerical simulation of modified low-density jet penetrating shell charge
Villano et al. Innovative technologies for controlled fragmentation warheads
Nesterenko et al. Dynamic behavior of particulate/porous energetic materials
Zelepugin et al. Destruction of cylinder ampoules with solid phase reactive mixtures under explosive loading
Lu et al. Enhanced initiation behavior of reactive material projectiles impacting covered explosives
Kurzawa et al. Metallographic analysis of piercing armor plate by explosively formed projectiles
Davydova et al. Scaling law of quasi brittle fragmentation
Khishchenko Equation of state for magnesium hydride under conditions of shock loading
RU2484409C1 (en) Device for throwing of small bodies, based on effect of amplified cumulation of impact waves in porous media
FU et al. Effect of exploding foil size on flyer velocity
KOU et al. Cook-off experimental and numerical simulation of RDX-based aluminized explosives
RU2006137056A (en) DEVICE FOR SYNTHESIS OF CRYSTAL CARBINE
CN114935287B (en) Active jet chemical energy distribution release test system and method
Chiglintseva et al. MATHEMATICAL MODELLING OF THE PROCESS EXTRACTION OF METHANE WITH HYDRATE IN THE MASSIF IN THE WAY INJECTION CARBON DIOXIDE
Li et al. Numerical simulation research on fragments formation of cylindrical cased charge based on SPH method
Navarro et al. Cavity collapse in highly heterogeneous granular mixtures with different grain size and porosity
RU2778129C1 (en) Apparatus for compressing gases and bunches of magnetised plasma
RU196333U1 (en) LOCALIZING DEVICE FOR RESEARCH OF FAST PROCESSING HYDRODYNAMIC PROCESSES
Kats et al. High-rated loading, deformation and fracture of thick-walled composite cylinders with an electric explosion of wires
JPS58139735A (en) Treatment of condensible materials by impulsive compression
RU2680506C1 (en) Device for quasistationary hypersonic shock compression of low-density media, based on effect of enhancing cumulation of shock waves with cylindrical construction in medium with reducing density
Hiroe et al. Dynamic Responses of Plates and Cylinders Impacted with Detonation Gases Initiated Using Wire Explosion Techniques

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140308