Manglende skade efter sekundære påvirkninger overrasker forskere

Når et materiale udsættes for en ekstrem belastning i form af et stød eller en eksplosionsbølge, skader dannes ofte internt gennem en proces kaldet spallfraktur.

Da disse typer intense begivenheder sjældent er isoleret, forskning er nødvendig for at vide, hvordan beskadigede materialer reagerer på efterfølgende stødbølger - et stykke rustning er ikke meget nyttigt, hvis det går i opløsning efter et stød.

Til forskernes overraskelse, nyere eksperimenter med spallfraktur i metaller fandt, at i visse tilfælde, der var en næsten fuldstændig mangel på skader med kun et tyndt bånd af ændret mikrostruktur observeret. Som regel, under sådanne forhold, materialet ville indeholde hundredvis af små hulrum og revner.

I en artikel til Journal of Applied Physics , forskere fra Los Alamos National Laboratory indsnævrede præcis, hvorfor den forventede skade manglede.

"Der blev foreslået modstridende hypoteser om den manglende skade. Var der en form for styrkelse, så skaden aldrig blev kernen, eller blev skaden komprimeret til en helt tæt tilstand ved en anden belastning? "sagde forfatteren David Jones." Ved at opdele forsøget i to faser - skadedannelse og rekompaktion - kunne vi bestemme hvilken hypotese der var korrekt. "

Materialer, der oplever stødskader ved høje belastningshastigheder fra en pludselig påvirkning, vil udvise betydeligt anderledes adfærd sammenlignet med deres reaktion under standard, mekanisk test med lav hastighed.

Forskerne brugte gaspistol flyerplade-slagforsøg til først at beskadige prøver, og derefter påvirke disse prøver en anden gang for at se, hvordan chokbølgen interagerer med skadefeltet, som ikke var gjort før. De fandt en stødspænding på kun 2 til 3 gigapascal re -komprimerede faktisk et beskadiget kobbermål og skabte en ny binding, hvor de engang ødelagte overflader blev bragt sammen igen.

"Denne forskning, hvor omhyggelige eksperimenter bruges til at isolere et materiales styrke og skadereaktion under stødbelastning, hjælper med at afsløre, hvordan mikrostruktur spiller en nøglerolle i dynamisk respons, "sagde Jones.

Forfatterne håber, at fremtiden for chokfysikforskning vil involvere næste generations gratis elektron-røntgenlasere, et værktøj, der skifter spil.

"At kunne billede i realtid disse mikrometer-skalaer, Mikrosekund-varighed skadehændelser i metaller vil være et paradigmeskift inden for chokfysisk diagnostik, "sagde Jones.