Spall - Spall

Velmi rychlé fotografování malého střely dopadající na tenkou hliníkovou desku rychlostí 7 000 m / s. Náraz způsobí rozpad střely a z hliníku vytvoří velké množství malých úlomků ( spallation ). K tomu může dojít bez průniku deskou.

Spall jsou fragmenty materiálu, které se odlomí od většího pevného těla . Může být vyroben různými mechanismy, a to i v důsledku nárazu střely , koroze , zvětrávání , kavitace nebo nadměrného valivého tlaku (jako v kuličkovém ložisku ). Odlupování a Spallation jak popsat proces poruchy povrchu, v němž je Spall vylil.

Spall od klepání obsidiánových hrotů šípů a dalších nástrojů. Tyto jedinečné obsidiány se nacházejí v Glass Buttes v Oregonu.

Termíny spall , spalling a spallation byly přijaty fyziky částic ; v přístrojích rozptylujících neutrony jsou neutrony generovány bombardováním uranového cíle proudem atomů . Neutrony, které jsou vyhozeny z cíle, jsou známé jako „spall“.

Mechanické odlupování

K mechanickému odlupování dochází v místech styku s vysokým napětím, například v kuličkovém ložisku . K odlupování dochází přednostně před brinováním, kde maximální smykové napětí nenastává na povrchu, ale těsně pod ním, přičemž se odlupuje odlupování.

Jednou z nejjednodušších forem mechanického odlupování je náraz desky, při kterém se dvě vlny komprese odrážejí na volných površích desek a poté interagují a vytvářejí oblast vysokého napětí v tahu uvnitř jedné z desek.

K odlupování může také dojít v důsledku kavitace , kdy jsou kapaliny vystaveny místním nízkým tlakům, které způsobují tvorbu bublin páry, obvykle za určitých podmínek v čerpadlech, vodních turbínách, lodních vrtulích a dokonce i v potrubí. Když se takové bubliny zhroutí, může lokalizovaný vysoký tlak způsobit odlupování na sousedních površích.

Protitanková válka

Kus brnění sražený z věže HMS Nového Zélandu ' X' během bitvy o Jutsko na displeji v muzeu námořnictva Torpedo Bay v Aucklandu. Titulek zní: „Kus pancéřování, který zde vidíte, byl vyražen z X věže německou skořápkou.“

V protitankové válce je odlupování prostřednictvím mechanického namáhání zamýšleným účinkem protitankových granátů s vysoce výbušnou squashovou hlavou (HESH) a mnoha dalších munic, které nemusí být dostatečně silné, aby prorazily pancíř cíle. Poměrně měkká hlavice, obsahující nebo vyrobená z plastické trhaviny, se zplošťuje proti pancéřování na tancích a jiných obrněných bojových vozidlech (AFV) a exploduje a vytváří rázovou vlnu, která prochází pancířem jako kompresní vlna a odráží se na volném povrchu jako lámání vlnou v tahu (tahové napětí / přetržení) kov uvnitř. Výsledné odlupování je nebezpečné pro posádku a vybavení a může mít za následek částečné nebo úplné vyřazení vozidla a / nebo jeho posádky z provozu. Mnoho AFV je vybaveno ochrannými vložkami uvnitř svého brnění .

Kinetická energie penetrátoru , je-li to možné porazit brnění, obecně způsobuje drolení v cílovém také, který pomáhá ničit nebo vypnout vozidlo a jeho posádky.

Odpadá při mechanickém zvětrávání

Deskvamace of dunite balvan

Odlupování je běžný mechanismus zvětrávání hornin a vyskytuje se na povrchu horniny, když jsou pod povrchem velká smyková napětí. Tato forma mechanického zvětrávání může být způsobena zmrazením a roztátím, vykládkou, tepelnou roztažností a smrštěním nebo usazováním solí.

Vykládka

Vykládka je uvolnění tlaku v důsledku odstranění skrývky. Když se tlak rychle sníží, rychlá expanze horniny způsobí vysoké povrchové napětí a odlupování.

Zmrazování a rozmrazování zvětrávání

Zvětrávání zmrazením a rozmrazením je způsobeno vlhkostí mrznoucí uvnitř trhlin ve skále. Po zmrazení se jeho objem roztáhne a způsobí, že z vnějšího povrchu vypadnou velké síly, které prasknou. Jak se tento cyklus opakuje, vnější povrch opakovaně podléhá odlupování, což má za následek zvětrávání.

Některé kamenné a zděné povrchy používané jako povrchy budov absorbují vlhkost na svém povrchu. Pokud je vystaven silným mrazům, může se povrch odlupovat v důsledku expanze vody. Tento efekt lze také pozorovat na terakotových površích (i když jsou prosklené), pokud je na okrajích vstup pro vodu.

Exfoliace

Exfoliace žulového dómu

Exfoliace (neboli zvětrávání cibulové kůže) je postupné odstraňování šupin v důsledku cyklického zvyšování a snižování teploty povrchových vrstev horniny. Skály nevedou dobře teplo, takže když jsou vystaveny extrémnímu teplu, vnější vrstva je mnohem teplejší než hornina pod ní a způsobuje rozdílnou tepelnou roztažnost . Tato diferenciální roztažnost způsobuje smykové napětí pod povrchem a následně způsobuje odlupování. Extrémní změny teploty, jako jsou lesní požáry, mohou také způsobit odlupování horniny. Tento mechanismus zvětrávání způsobí, že vnější povrch horniny spadne v tenkých úlomcích, plátech nebo vločkách, a proto vznikne exfoliace názvu nebo zvětrávání cibule.

Odlupování soli

Odlupování solí je specifický druh zvětrávání, ke kterému dochází v porézních stavebních materiálech , jako jsou cihly, přírodní kámen, dlaždice a beton. Rozpuštěná sůl je vedena materiálem ve vodě a při odpařování vody krystalizuje uvnitř materiálu blízko povrchu. Jak se krystaly soli rozpínají, vytváří se smyková napětí, která odlamují spall od povrchu.

Někteří inženýři se domnívají, že porézní stavební materiály lze chránit proti odlupování solí ošetřením penetračními tmely, které jsou hydrofobní (odpuzují vodu) a proniknou dostatečně hluboko, aby udržovaly vodu s rozpuštěnými solemi dostatečně daleko od povrchu. Je však třeba věnovat pozornost pečlivé péči a odbornému poradenství, aby byla zajištěna kompatibilita jakéhokoli nátěru se substrátem, pokud jde o prodyšnost (schopnost umožnit uvolňování par zevnitř a zároveň zabránit vniknutí vody), nebo mohou vzniknout jiné vážné problémy.

Komíny vykazují odlupující se poškození před ostatními částmi budov, protože jsou více vystaveny povětrnostním vlivům.

Koroze

Při korozi dochází k odlupování, když látka ( kov nebo beton ) v průběhu korozní reakce vylučuje drobné částice korozních produktů. I když nejsou rozpustné nebo propustné, tyto korozní produkty neulpívají na povrchu mateřského materiálu a vytvářejí bariéru pro další korozi, jak tomu je při pasivaci . K rozštěpení dochází v důsledku velké změny objemu během reakce.

V případě aktinidových kovů (zejména ochuzeného uranu používaného v některých druzích střeliva ) se materiál po vystavení vzduchu natolik roztahuje, že z povrchu je násilně vytlačována jemná vrstva oxidu. Pomalu oxidovaná zátka kovového uranu může někdy připomínat cibuli vystavenou deskvamaci . Hlavní nebezpečí však vyplývá z pyroforického charakteru aktinidových kovů, které se mohou spontánně vznítit, když je jejich specifická oblast vysoká. Tato vlastnost, spolu s inherentní toxicitou a (pro některé v menší míře) radioaktivitou těchto prvků, činí je nebezpečnými pro manipulaci v kovové formě na vzduchu. Proto se s nimi často manipuluje v inertní atmosféře ( dusík nebo argon ) uvnitř anaerobní odkládací schránky .

Odlupování v žáruvzdorném betonu

Pro odlupování betonu existují dva faktory: tepelné namáhání způsobené rychlým zahříváním a vnitřní tlaky v důsledku odvodu vody. Schopnost předpovědět výsledek různých rychlostí ohřevu na tepelné namáhání a vnitřní tlak během odstraňování vody je obzvláště důležitá pro průmysl a jiné betonové konstrukce.

Výbušné odlupování žáruvzdorného betonu může mít za následek vážné problémy. Dojde-li k explozivnímu odlupování, mohou být projektily přiměřené hmotnosti (1–10 kg) prudce tlačeny na mnoho metrů, což bude mít bezpečnostní důsledky a žáruvzdorná konstrukce bude nevhodná pro provoz. Poté budou nutné opravy, což povede k významným nákladům pro průmysl.

Viz také

Reference

externí odkazy