Cuando un material se somete a una carga extrema en forma de onda expansiva o de choque, el daño a menudo se forma internamente a través de un proceso llamado fractura por astillamiento.

Dado que este tipo de eventos intensos rara vez se aíslan, Se necesita investigación para saber cómo responden los materiales dañados a las ondas de choque posteriores; una pieza de armadura no sirve de mucho si se desintegra después de un impacto.

Para sorpresa de los investigadores, La experimentación reciente sobre la fractura por astillado en metales encontró que, en algunos casos, hubo una falta casi completa de daño con solo una delgada banda de microestructura alterada observada. Generalmente, bajo este tipo de condiciones, el material contendría cientos de pequeños huecos y grietas.

En un artículo para el Revista de física aplicada , Los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Alamos precisaron exactamente por qué faltaba el daño esperado.

"Se sugirieron hipótesis contradictorias sobre la falta de daño. ¿Hubo algún tipo de fortalecimiento? para que el daño nunca se nucleara, ¿O el daño fue recompactado a un estado completamente denso por alguna otra carga? ", dijo el autor David Jones." Al dividir el experimento en dos fases, formación de daño y recompactación, pudimos determinar qué hipótesis era correcta ".

Los materiales que experimentan daños por impacto a altas tasas de deformación debido a un impacto repentino exhibirán un comportamiento significativamente diferente en comparación con su respuesta estándar. Ensayos mecánicos de baja velocidad.

Los investigadores utilizaron experimentos de impacto con pistolas de gas y placas voladoras para dañar las primeras muestras, y luego impactar estas muestras por segunda vez para ver cómo la onda de choque interactúa con el campo de daño, que no se había hecho antes. Descubrieron que una tensión de choque de solo 2 a 3 gigapascales en realidad recompactaba un objetivo de cobre dañado y creaba una nueva unión donde las superficies que alguna vez estaban rotas se volvieron a unir.

"Esta investigación, donde se utilizan experimentos cuidadosos para aislar la resistencia y la respuesta al daño de un material bajo carga de choque, ayuda a revelar cómo la microestructura juega un papel clave en la respuesta dinámica, "dijo Jones.

Los autores esperan que el futuro de la investigación de la física de choque incluya láseres de rayos X de electrones libres de próxima generación, una herramienta revolucionaria.

"Al poder obtener imágenes en tiempo real de estas escalas micrométricas, Los eventos de daño de microsegundos de duración en metales serán un cambio de paradigma en el diagnóstico de física de choque, "dijo Jones.