Metalen zijn essentieel voor het moderne leven. Ze worden overal in gebruikt, van gebouwen en bruggen tot auto's en vliegtuigen. Maar zelfs de sterkste metalen kunnen falen.

Wanneer een metaal faalt, kan dit catastrofaal zijn. In 1989 stortte de San Francisco-Oakland Bay Bridge in na een aardbeving, waarbij 42 mensen om het leven kwamen. In 2010 ontplofte het boorplatform Deepwater Horizon, waarbij elf mensen om het leven kwamen en de ergste olieramp in de Amerikaanse geschiedenis werd veroorzaakt.

Om dergelijke rampen te voorkomen, is het belangrijk om te begrijpen hoe metalen falen. Hogesnelheidsfotografie is een hulpmiddel dat onderzoekers kan helpen dit proces te bestuderen.

De tijd vertragen

Dankzij snelle fotografie kunnen onderzoekers beelden vastleggen van gebeurtenissen die in een fractie van een seconde plaatsvinden. Dit kan hen helpen te zien hoe metalen onder verschillende omstandigheden vervormen en breken.

Eén type hogesnelheidsfotografie maakt gebruik van een roterende spiegel om een ​​beeld over een filmvlak te bewegen. De spiegel draait zo snel dat hij beelden van gebeurtenissen kan vastleggen die slechts een paar miljoensten van een seconde duren.

Een ander type hogesnelheidsfotografie maakt gebruik van een reeks ultrakorte laserpulsen om een ​​object te verlichten. De laserpulsen zijn zo kort dat ze de beweging op atomair niveau kunnen bevriezen.

Het onzichtbare zien

Hogesnelheidsfotografie heeft een aantal dingen onthuld over de manier waarop metalen falen. Onderzoekers hebben bijvoorbeeld ontdekt dat metalen vaak falen in een proces dat adiabatische shear banding wordt genoemd. Dit proces vindt plaats wanneer een metaal wordt blootgesteld aan een plotselinge belasting waardoor het snel opwarmt. De hitte zorgt ervoor dat het metaal zacht en zwak wordt, en uiteindelijk bezwijkt het.

Hogesnelheidsfotografie heeft onderzoekers ook geholpen te begrijpen hoe scheuren zich door metalen voortplanten. Scheuren kunnen verschillende oorzaken hebben, zoals metaaldefecten, vermoeiing of corrosie. Zodra er een scheur ontstaat, kan deze snel groeien en ervoor zorgen dat het metaal kapot gaat.

Falen voorkomen

De kennis die onderzoekers hebben opgedaan met snelle fotografie heeft hen geholpen nieuwe manieren te ontwikkelen om metaalfouten te voorkomen. Ingenieurs hebben bijvoorbeeld hogesnelheidsfotografie gebruikt om nieuwe materialen te ontwerpen die beter bestand zijn tegen adiabatische schuifbandvorming. Ze hebben ook nieuwe methoden ontwikkeld om metalen op scheuren te inspecteren.

Hogesnelheidsfotografie is een krachtig hulpmiddel dat onderzoekers helpt te begrijpen hoe metalen falen. Deze kennis helpt metalen veiliger en betrouwbaarder te maken, wat essentieel is voor onze moderne wereld.

Hier zijn enkele voorbeelden van hoe hogesnelheidsfotografie is gebruikt om metaalfalen te bestuderen:

* Onderzoekers hebben hogesnelheidsfotografie gebruikt om het falen van metaal onder schokbelastingen te bestuderen. Dit onderzoek heeft bijgedragen aan het verbeteren van het ontwerp van beschermende uitrusting, zoals helmen en kogelvrije vesten.

* Onderzoekers hebben hogesnelheidsfotografie gebruikt om het falen van metalen bij auto-ongelukken te bestuderen. Dit onderzoek heeft bijgedragen aan het verbeteren van het ontwerp van auto's, waardoor ze veiliger zijn geworden voor passagiers.

* Onderzoekers hebben hogesnelheidsfotografie gebruikt om het falen van metalen in vliegtuigmotoren te bestuderen. Dit onderzoek heeft bijgedragen aan het verbeteren van de veiligheid van vliegreizen.

Hogesnelheidsfotografie is een waardevol hulpmiddel voor onderzoekers die metaalfalen bestuderen. Hiermee kunnen ze gebeurtenissen zien die in een fractie van een seconde plaatsvinden, en deze informatie kan hen helpen nieuwe manieren te ontwikkelen om metaalstoringen te voorkomen.