Dynamic strength of tantalum under impact

Glam, Benny; Werdiger, M.; Horovitz, Y.; Moshe, E.; Pistinner, Shlomi

doi:10.1088/1742-6596/500/11/112029

Cited by 6 publications

(6 citation statements)

References 18 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The top row shows atoms colored according to their local crystalline orientation. The bottom row shows dislocations and the surface of voids identified by DXA [76] and coordination algorithms respectively. In both images the surface of voids are denoted by a dark red color.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Spall strength dependence on grain size and strain rate in tantalum

et al. 2018

View full text Add to dashboard Cite

We examine the effect of grain size on the dynamic failure tantalum during laser-shock compression and release and identify a significant effect of grain size on spall strength,which is opposite the prediction of the Hall-Petch relationship: monocrystals have a higher spall strength than polycrystals, which, in turn, are stronger in tension than ultrafine grain sized specimens. Post-shock characterization reveals ductile failure which evolves by void nucleation, growth, and coalescence. Whereas in the monocrystal the voids grow in the interior, nucleation is both intra and intergranular in the poly and UFG crystals. The fact that spall is primarily intergranular in both poly and nanocrystalline samples is strong evidence for higher growth rates of intergranular voids, which have a distinctly oblate spheroid shape in contrast with intragranular voids, which are more spherical. Consistent with prior literature and theory we also identify an increase with spall strength with strain rate from 6x10 6 to 5x10 7 s-1. Molecular dynamics calculations agree with the experimental results and also predict grain-boundary separation in the spalling of polycrystals as well as an increase in spall strength with strain rate. An analytical model based on the kinetics of nucleation and growth of intra and intergranular voids and extending the

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Spall strength dependence on grain size and strain rate in tantalum

et al. 2018

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The experimental and computationally obtained spall strengths of tantalum are plotted vs. strain rate in Figure 32 [70][71][72][73][74][75][76][77][78][79][80] adapted from Hahn et al [81]; this plot shows in an eloquent manner how spall strength increases with strain rate. This a clear consequence of the time and stress dependence of the processes of void/crack nucleation, growth, and coalescence.…”

Section: Dynamic Failure By Spalling: Void and Crack Nucleation And Gmentioning

confidence: 99%

Deformation and failure in extreme regimes by high-energy pulsed lasers: A review

Remington

Hahn

et al. 2017

Materials Science and Engineering: A

View full text Add to dashboard Cite

The use of high-power pulsed lasers to probe the response of materials at pressures of hundreds of GPa up to several TPa, time durations of nanoseconds, and strain rates of 10 6-10 10 s-1 is revealing novel mechanisms of plastic deformation, phase transformations, and even amorphization. This unique experimental tool, aided by advanced diagnostics, analysis, and characterization, allows us to explore these new regimes that simulate those encountered in the interiors of planets. Fundamental Materials Science questions such as dislocation velocity regimes, the transition between thermally-activated and phonon drag regimes, the slip-twinning transition, the ultimate tensile strength of metals, the dislocation mechanisms of void growth are being answered through this powerful tool. In parallel with experiments, molecular dynamics simulations provide modeling and visualization at comparable strain rates (10 8-10 10 s-1) and time durations (hundreds of picoseconds). This powerful synergy is illustrated in our past and current work, using representative face-centered cubic (fcc) copper, body-centered cubic (bcc) tantalum and diamond cubic silicon as model structures.

show abstract

“…Обычно при интерпретации полученных данных на временных профилях скорости свободной поверхности удается выделить несколько характерных точек, указы-вающих на возникновение в материале упругой волны, пластической волны, фазовых превращений, а также момента разрушения образца и координату откольного сечения [6][7][8][9][10][11]. В частности, по этим точкам определяют величину откольной прочности материала, под которой обычно подразумевается величина растягивающих на-пряжений в месте разрыва на момент разрушения.В настоящее время часто применяется способ опре-деления динамической прочности по так называемому сбросу скорости -разности между максимальным значением и последующим за ним первым локальным минимумом на диаграмме скорости свободной поверх-ности [7][8][9][10][11]. Данный способ может оказываться вполне эффективным в условиях, когда в образцах иницииру-ются высокоинтенсивные запороговые воздействия [11].…”

unclassified

“…Это позволяет детально зафиксировать все высокоскорост-ные изменения, возникающие перед разрушением образ-ца. Обычно при интерпретации полученных данных на временных профилях скорости свободной поверхности удается выделить несколько характерных точек, указы-вающих на возникновение в материале упругой волны, пластической волны, фазовых превращений, а также момента разрушения образца и координату откольного сечения [6][7][8][9][10][11]. В частности, по этим точкам определяют величину откольной прочности материала, под которой обычно подразумевается величина растягивающих на-пряжений в месте разрыва на момент разрушения.…”

unclassified

“…В настоящее время часто применяется способ опре-деления динамической прочности по так называемому сбросу скорости -разности между максимальным значением и последующим за ним первым локальным минимумом на диаграмме скорости свободной поверх-ности [7][8][9][10][11]. Данный способ может оказываться вполне эффективным в условиях, когда в образцах иницииру-ются высокоинтенсивные запороговые воздействия [11].…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

О Некоторых Принципиальных Особенностях Обработки Данных Испытаний На Откольное Разрушение

Волков¹,

Петров²,

Уткин³

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Анализируется способ обработки результатов динамических испытаний по откольному разрушению, основанный на точном решении волнового уравнения, а также получивший широкое распространение его упрощенный вариант, основанный на предполагаемой однозначной связи величины сброса скорости свободной поверхности с предельным напряжением разрыва среды. При помощи рассматриваемых точных решений волновой методики определяются возникающие при отколе импульсы растягивающих напряжений. Приводится сравнение полученных уровней напряжений в момент разрушения со значениями откольной прочности, вычисленными по методике сброса скорости. Показаны случаи совпадения и расхождения результатов, полученных с помощью обеих методик. На примере нагружающих импульсов различной формы приведены возможные сценарии разрушения образца, в частности, показана возможность возникновения эффекта задержки разрушения, который может быть потерян при упрощенном способе обработки. В настоящее время одним из основных способов динамического испытания материалов на растяжение в микро-и субмикро-секундном диапазоне длитель-ностей является эксперимент, основанный на явлении откольного разрушения. При соответствующих испы-таниях в образце инициируется сжимающий импульс напряжений, который при отражении от свободной по-верхности приводит к единичному или множественному разрыву материала [1][2][3]. Информацию о динамических процессах, происходящих в образце во время испыта-ния, получают измерением скорости частиц свободной поверхности. Было разработано несколько различных способов измерения, которые позволяют получить вре-менную зависимость скорости свободной поверхности с разрешением вплоть до десятков пикосекунд [4,5]. Это позволяет детально зафиксировать все высокоскорост-ные изменения, возникающие перед разрушением образ-ца. Обычно при интерпретации полученных данных на временных профилях скорости свободной поверхности удается выделить несколько характерных точек, указы-вающих на возникновение в материале упругой волны, пластической волны, фазовых превращений, а также момента разрушения образца и координату откольного сечения [6][7][8][9][10][11]. В частности, по этим точкам определяют величину откольной прочности материала, под которой обычно подразумевается величина растягивающих на-пряжений в месте разрыва на момент разрушения.В настоящее время часто применяется способ опре-деления динамической прочности по так называемому сбросу скорости -разности между максимальным значением и последующим за ним первым локальным минимумом на диаграмме скорости свободной поверх-ности [7][8][9][10][11]. Данный способ может оказываться вполне эффективным в условиях, когда в образцах иницииру-ются высокоинтенсивные запороговые воздействия [11]. Однако об этой особенности не следует забывать при обработке экспериментальных данных в иных условиях. Так, в случае пороговых разрушающих импульсов вычис-ление откольной прочности по сбросу скорости может привести к некорректным результатам. Это связано с тем, что динамическая прочность материала не может быть однозначно охарактеризована...

show abstract

Dynamic strength of tantalum under impact

Cited by 6 publications

References 18 publications

Spall strength dependence on grain size and strain rate in tantalum

Spall strength dependence on grain size and strain rate in tantalum

Deformation and failure in extreme regimes by high-energy pulsed lasers: A review

О Некоторых Принципиальных Особенностях Обработки Данных Испытаний На Откольное Разрушение

Contact Info

Product

Resources

About