Griggs аппараты - Griggs apparatus

Лас-Вегастың Невада университетінде орналасқан модификацияланған Григгс аппаратының мысалы

Griggs аппараты, сондай-ақ а деп аталады Григгс қондырғысы, бұл жоғары қысым, жоғары температура ортасын құру және материал үлгісіне ауытқу кернеуі беру үшін қолданылатын модификацияланған поршенді цилиндрлі жоғары қысымды аппарат. Ол 1960 жылдары ойластырылған.

Үлгілердің өлшемдері нақты Griggs аппараттарына байланысты, бірақ әдетте шамамен 150 мм3 дейін болуы мүмкін, ал шамамен 3 GPa қысыммен бірге 1600 К дейін температураға қол жеткізуге болады.[1]

Тарих

Григгс аппаратын Дэвид Григгс 1960 жылдардың ортасында Лос-Анджелестегі Калифорния университетінде (UCLA) жұмыс істеген кезде ойлап тапқан. Григгз аппараты пайда болғаннан бері ол бүкіл әлемдегі көптеген тау жыныстарының деформациясы зертханаларының жұмыс атына айналды, сонымен қатар кристалды материалдардағы пластикалық деформацияның көптеген қырларын түсіндіруге көмектесті гидролитикалық әлсіреу кварц.[2]

Теория

Григгз машинасы басқа жоғары қысымды аппараттар сияқты принципті қолданады (мысалы гауһар тастан жасалған жасуша ) үлгіге жоғары қысым жасау үшін қолданыңыз.

Номиналды күш тудыру арқылы, Григгз машинасында гидравликалық қошқар арқылы, одан кейінгі поршеньдердің ауданын қошқармен қатар және үлгіні жанасу арқылы азайту арқылы үлкен күш қолдануға болады.

Үлгі құрастыру

Григгз машинасы үшін бір эксперименттік үлгі құрастырудың мысалы

Үлгі жиынтығы қысымды ыдыста немесе «бомбада» саңылауға салынған бірнеше цилиндрлік гильзалардан тұрады. Шеткі гильза, әдетте, болат поршенінен түсірілген тік жүктемені жиынтықтың ортасындағы сынамаға шектеу қысымына жіберу үшін қолданылатын NaCl-ден тұрады. NaCl салыстырмалы түрде әлсіз болғандықтан қолданылады және ол стресстің берілуіне көмектеседі. Тікелей сыртқы NaCl гильзасының ішінде керамикалық тірек жеңі бар графит оның ішінде үлгіні резистивті қыздыру үшін қолданылатын жең. Үлгіні жоғарғы және төменгі глинозем поршендерімен бірге орналастыратын ең ішкі жең көбінесе NaCl-ден тұрады. Бұл орналасудан басқа, ішкі жең де балқытылған тұз жасушасы деп аталатын үштік эвтектикалық тұз қоспасынан тұруы мүмкін.[1][3] Балқытылған тұз ұяшығының артықшылығы - тұз қоспасы қалыпты температурада ериді, бұл үлгіні шынайы гидростатикалық қысыммен алуға мүмкіндік береді. Балқытылған тұз ұяшығын қолданған кезде оған қосымша қосу қажет болады никель сынама жиынтығының басқа бөліктеріне зақым келтірмеу үшін тұз қоспасы бар капсула. Температура бүйірлік жазба арқылы бақыланады термопара (лар) графиттік пештің қабырғасына еніп, үлгіге тікелей іргелес және әдетте қорғайтын муллит оқшаулағышы арқылы бұрандалар. Девиативті кернеу сынамаға σ1 поршені арқылы беріледі. Бұл поршень барлық жоғарғы жағында орналасқан ішкі поршеньдегі жоғарғы поршеньмен, сынамамен және төменгі поршеньмен тізбектеліп бағытталған. вольфрам карбиді төменгі поршень.

Дизайн

Сыртқы (σ3) және ішкі (σ1) поршендердің кеңейтілген көрінісі.

Григгс аппараты үлгіні шектеу қысымын жасай алады және қолдайды, сонымен бірге үлгіні сүзе алады. Шектеу қысымы гидравликалық қошқарды қолмен басқарылатын иінтіректі сорғыны немесе серво-бақыланатын шприцті сорғыны пайдалану арқылы алынады. Кейін алға жылжып бара жатқан қошқар сыртқы вольфрам карбидті поршенін (σ3) қысады, бұл өз кезегінде сынама жиынтығының жоғарғы жағындағы Pb тығынына қысым жасайды, содан кейін өз кезегінде NaCl қысым ортасын кернейді. Девиаторлық кернеуді аппараттың жоғарғы жағында орналасқан электр қозғалтқышымен жұмыс істейтін механикалық жетек пойызы жасайды. Электр қозғалтқышы жұмыс істеп тұрған кезде, ол 10-дан ауытқитын кернеу жылдамдығын таңдауға мүмкіндік беретін тісті доңғалақтар жиынтығымен жұмыс істейді.−3сек-1 10-ға дейін−8сек-1.

Редукторлар жиынтығымен шығарылатын алға жылжытатын пойыздан айналу моментін жою үшін редуктор мен осьтік жүктемені қамтамасыз ететін деформациялық поршень (σ1) арасында айналмалы шар бұрандасы орналасқан. Деформациялық поршеньмен тізбектей жалғанған, сонымен қатар ішкі жүктемені өлшейтін сыртқы жүктеме ұяшығы (σ1). Үлгінің үстінде орналасқан сыртқы (σ3) және ішкі (σ1) поршеньдер екі бөлек бөлік болып табылады, бұл деформациялық поршеннің жетекші пойызбен гидравликалық рамамен жұмыс істейтін шектеу қысымын өзгертпестен алға жылжуына мүмкіндік береді.

Гидравликалық қошқардың құрылымы қысым өлшеу кезінде қателік тудырады, ол қошқар ішіндегі май қысымын пайдаланудан есептеледі. Қошқардың ішінде қошқардың не жоғарғы, не төменгі бөлігінде май жапсыратын үлкен О сақинасы бар. Қошқарға қысым жасалып, май төменгі қабаттан жоғары үйкеліске ауысқанда, қошқардың ішкі қабырғасы бойымен О сақинасының қозғалуы нәтижесінде пайда болады. Ілгерілеуді жалғастыру үшін қошқар үйкеліс күшін жеңу керек болғандықтан, қошқар ішіндегі май қысымын пайдаланып есептелген қысым өлшемдеріне ішкі үйкелістен үлес қосылады. Үйкеліс күшінің қысымды есептеудегі үлесін келесі қатынаспен сипаттауға болады:

Есептелген қысым = Шектеу қысымы + Қошқар ішіндегі үйкеліс.

Бұл үйкелістің өлшенген қысым мәніне қосқан үлесі әр нақты Григгз машинасы үшін әр түрлі, бірақ нақты және өлшенген қысым арасындағы ауытқулар 10% дейін болуы мүмкін екендігі көрсетілген.[4]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б Жасыл, Гарри; Р.С. Борх (1990). «Сұйық шектегіш ортадағы жоғары қысым мен температураны деформациялау тәжірибелері». Геофизикалық монография сериясы. 56: 195–201. Бибкод:1990GMS .... 56..195G. дои:10.1029 / gm056p0195.
  2. ^ Григгз, Дэвид; Дж.Д.Блачич (1965). «Кварц: синтетикалық кристалдардың анамальды әлсіздігі». Ғылым. 147 (3655): 292–295. дои:10.1126 / ғылым.147.3655.292. PMID  17788211.
  3. ^ Тингл, Трейси; H.W. Жасыл; Т.Е. Жас; Т.А. Кочинский (1993). «Жоғары қысым мен температурада механикалық сынау үшін Григгс типті аппараттарды жетілдіру». Таза және қолданбалы геофизика. 141: 523–543. дои:10.1007 / bf00998344.
  4. ^ Бернли, Памела; МЕН ТҮСІНЕМІН. Алу (2012). «Газ поршенді цилиндрлі аппаратта жоғары қысымда жоғары температуралық орта құру». Ғылыми құралдарға шолу. 83: 014501. дои:10.1063/1.3677844.

Қосымша ақпарат көздері

  • Григгз, Дэвид (1936). «Жоғары шектік қысымда тау жыныстарының деформациясы: 1. Бөлме температурасындағы тәжірибелер». Геология журналы. 44: 541–577. Бибкод:1936JG ..... 44..541G. дои:10.1086/624455.
  • Holyoke III, Калеб; Кроненберг (2010). «Григгз аппаратындағы балқытылған тұз ұяшығын және қатты тұз жиынтықтарын қолдана отырып, стрессті дәл дифференциалды өлшеу». Тектонофизика. 494: 17–31. дои:10.1016 / j.tecto.2010.08.001.