A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
This protocol details the use of Hopkinson pressure bars to measure reflected blast loading from near-field explosive events. It is capable of interpolating a pressure-time history at any point on a reflective boundary and as such can be used to fully characterize the spatial and temporal variations in loading produced.
بالقرب من ميدان يعرض قياس حمولة انفجار قضية لكثير من أنواع أجهزة الاستشعار لأنها يجب أن تحمل بيئات عدوانية جدا وتكون قادرة على قياس ضغوط تصل إلى عدة مئات من megapascals. وفي هذا الصدد بساطة شريط الضغط هوبكنسون لديه ميزة كبيرة في أنه في حين أن نهاية القياس شريط هوبكنسون يمكن أن يدوم ويكون عرضة لظروف قاسية، شنت قياس الضغط إلى شريط ويمكن اضافته على مسافة بعيدة. وهذا يسمح العلب وقائية ليتم الاستفادة التي تحمي قياس الضغط ولكن لا تتداخل مع اكتساب القياس. استخدام مجموعة واسعة من الحانات ضغط يسمح تاريخها لمرة والضغط على نقاط المعروفة منفصلة إلى أن تقاس. توضح هذه المقالة أيضا الروتين الاستيفاء المستخدمة لاستخلاص تاريخها لمرة وضغط في مواقع-المجهزة للامم المتحدة على متن الطائرة من الفائدة. حاليا وقد استخدمت هذه التقنية لقياس التحميل من مواد شديدة الانفجار في الهواء الحر ودفن بسطحية في مختلف أنواع التربة.
تميز انتاج عبوات ناسفة له فوائد عديدة، سواء العسكرية (الدفاع ضد دفن عبوات ناسفة في مناطق الصراع الحالية) ومدني (تصميم المكونات الهيكلية). في الآونة الأخيرة قد تلقى هذا الموضوع اهتماما كبيرا. وتهدف الكثير من المعرفة التي تم جمعها في تقدير حجم الانتاج من الرسوم لتمكين تصميم هياكل الحماية أكثر فعالية. القضية الرئيسية هنا هي أنه إذا القياسات التي أجريت ليست ذات الدقة العالية ثم آليات نقل حمولة في هذه الأحداث المتفجرة لا تزال غير واضحة. وهذا بدوره يؤدي إلى مشاكل التحقق من صحة النماذج العددية التي تعتمد على هذه القياسات للمصادقة.
يستخدم مصطلح قرب الميدان لوصف التفجيرات مع مسافات تحجيمها، Z، أقل من ~ 1 م / كغ 1/3، حيث Z = R / W 1/3، R هي المسافة من مركز الانفجار، وW هو المسؤول أعربت كتلةباعتبارها يعادل كتلة من مادة تي ان تي. في هذا النظام عادة يتميز التحميل من قبل حجم مرتفع للغاية، المكاني للغاية وزمانيا الأحمال غير موحدة. وبالتالي مطلوب أجهزة قوية لقياس الضغوط الشديدة المرتبطة تحميل قرب الميدان. على مسافات تحجيم Z <0.4 م / كغ 1/3، القياسات المباشرة من المعلمات الانفجار إما غير موجودة أو قليلة جدا 1، ويستند البيانات التنبؤية شبه تجريبية لهذا النطاق بشكل كامل تقريبا على دراسات حدودي. هذا ينطوي على استخدام التنبؤات شبه التجريبية التي قدمها Kingery وBulmash 2، والتي هي خارج نطاق البلاغ المقصود. بينما أدوات بناء على هذه التوقعات 3،4 تسمح للتقديرات من الدرجة الأولى الممتازة للتحميل فهي لا تلتقط تماما اليات الأحداث قرب الميدان، والتي هي محور البحث الحالي.
بالقرب من ميدان قياسات الانفجار لها في الآونة الأخيرة تركز على قياس OUTPحزب التحرير من رسوم دفن. تختلف المنهجيات المستخدمة من تقييم تشوه تسبب في هدف الهيكلي 07/05 لتوجيه قياس الدافع العالمي 8-13. وتوفر هذه الأساليب معلومات قيمة للتحقق من صحة التصاميم نظام الحماية ولكنها ليست قادرة على إجراء تحقيق كامل واليات نقل الحمولة. ويمكن أن يتم الاختبار في كل المقاييس مختبر (1/10 شاملة)، أو على قرب واسعة النطاق (> 1/4)، مع أسباب براغماتية مثل التحكم في عمق الدفن أو ضمان عدم الشكل الأصيل للجبهة صدمة تم إنشاؤه بواسطة استخدام صواعق بدلا من الاتهامات العارية 14. مع رسوم دفن هناك حاجة إلى رقابة شديدة لضمان تكرار الاختبار 15 ظروف التربة.
مستقلة عن ما إذا كان يتم وضع هذه التهمة في الهواء الحر أو دفن، فإن القضية الأساسية في قياس الانفجار الناتج هو ضمان صحة القياسات التي أجريت من قبل deplo الأجهزةYED. في جهاز اختبار تصميم 16 يتم استخدام لوحة ثابتة 'جامدة' الهدف لحماية القضبان ضغط هوبكنسون 17 (HPBs)، وفي الوقت نفسه ضمان أن الغاية من القضبان يمكن تسجيل فقط الضغوط تنعكس بشكل كامل. وقد أظهرت المؤلفين في وقت سابق ان قياس الضغط المنعكسة من الهدف جامدة أكثر دقة وتكرار من الحادث، أو قياسات "الميدان الحر" 18-20. هندسة هذا الطبق هو من هذا القبيل أن أي تخفيف الضغط الناتجة عن إزالة أو تدفق نحو حافة الهدف 21 ستكون ضئيلة. وقد تم بناء هذا الجهاز اختبار جديد في 1/4 الحجم. في هذه رقابة مشددة على نطاق وحول شروط الدفن والمتفجرات يمكن أن يكون مضمونا، مع الحجم الكامل تهمة حجم 5 كجم تقليصها إلى 78 غ، على عمق دفن 25 مم.
1. الصلبة إطار رد الفعل
الشكل 1. رسم تخطيطي للإطار الاختبار. (A) الترتيب العام، (ب) خطة من لوحة الهدف، (C) عن قرب نظرا لوحة الهدف. توعلقت الحانات الضغط الذي هوبكنسون من المتلقي شريط التجمع بحيث يجلس مطاردة مع وجه من لوحة الهدف. وهذا يسمح للضغط تنعكس بشكل كامل بناء على لوحة الهدف المراد تسجيلها. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
2. تحميل تصميم خلية
الشكل 2. رسم تخطيطي ل. (A) الجانبية الارتفاع، (ب) ارتفاع نهاية في المنزل ملفقة خلايا الحمل. الاسطوانة الرمادية الداكنة سميكة أنبوب الجدار الفولاذي الذي سلالات تحت التحميل. يتم تسجيل هذه السلالة باستخدام مقياس سلالة واحدة كما تشهد أي دوران أثناء التحميل. من معايرة خلية الحمل سلالة يمكن أن تكون ذات صلة إلى الإجهاد المطبق. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. هوبكنسون بار الضغط التصميم
4. إعداد التجريبية والحصول على البيانات
ملاحظة: مع إطار رد فعل، لوحة الهدف، خلايا الحمل وHPBs تصميم وملفقة، يمكن أن التجمع سيبدأ كما هو مبين في الشكل رقم 1، وتصميم في قسم البروتوكول 1.
الشكل 3. (أ) رسم تخطيطي لHPB تركيبها في لوحة الهدف، قسم (B) من خلال HPB في موقع قياس، (C) مثال يتستون الدائرة الجسر. وتستخدم اثنين من أجهزة قياس الضغط في جسر يتستون بحيث والانحناء من شريط هوبكنسون هو جancelled بها. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
5. إعداد المتفجرات
تسلسل 6. إطلاق النار
ملاحظة: هناك كمية صغيرة من التداخل مع قسم البروتوكول 5 بسبب ناتلدى عودتهم من الاختبار. وينبغي أن تهدف تسلسل اطلاق النار لتقليل المخاطر ويجب أن تتم فقط من قبل موظفين مدربين بشكل مناسب.
7. الاستيفاء العددي لمجموعة 1D HPB
الشكل 4. تسلسل الاستيفاء ل1D HPB مجموعة (أ) البيانات الأصلية، (ب) بيانات الوقت تحولت، (ج) صدمة أوقات وصول الأمامية، و (D) البيانات في الوقت ضغط محرف النهائي 16. يمكن بوضوح أن ينظر إلى طبيعة منفصلة من تاريخها ضغط الوقت في الفقرة (أ) مع عدم وجود أية الاستمرارية بين الضغوط الذروة في كل من المواقع مقياس خمسة. عندما الانحياز عن طريق الضغط الذروة كما في (ب) الاستيفاء من الضغط على أي مسافة شعاعي (على افتراض وصول الوقت نفسه) هو ممكن. من خلال تسجيل الوقت تحول المطلوبة لتحقيق المواءمة بين الضغوط قمة في وقت وصول الجبهة صدمة يمكن أن تحسب على النحو SHالخاصة في (C). هذا ثم يسمح للوقت وصول والتاريخ ضغط الوقت ليتم احتساب أية مسافة شعاعي يكون الاستيفاء من الضغط من (B) والوقت من (C) مما الضغط محرف النهائي كما رأينا في (D). الرجاء انقر هنا لعرض أكبر نسخة من هذا الرقم.
8. الاستيفاء العددي لمجموعة 2D HPB
ملاحظة: لقد تم توفير الشفرة المستخدمة لتشغيل الاستيفاء في Matlab جنبا إلى جنب مع ملف سبيل المثال النتائج التي سوف يشار إليها في هذا القسم.
الرقم 5. تسلسل الاستيفاء ل2D HPB مجموعة (أ) الاتفاقيات تسجيل المستخدمة، (ب) البيانات الأصلية مم، وبيانات الوقت تحولت (C)412 / 53412eq36.jpg "/> مم، و (D) أوقات وصول لكل اتجاه شعاعي (16). وبالنسبة لمجموعة 2D من الحانات تاريخ ضغط الوقت في أي لحظة يتوقف على حد سواء بعد الشعاعية والتي رباعي يقع محل الاهتمام وإذا كان الانفجار متماثل تماما ثم الضغوط في الفقرة (ب) من شأنه أن يشكل خطوط عمودية كما هو مبين في (C). وفي (ب) يمكن أن ينظر إلى أن الجبهة الصدمة يصل الموقع 50 ملم على
محور أولا.
الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
يجب توفير إطار رد فعل صارم على نحو فعال. في التيار اختبار الدافع المنقولة الإجمالي لعدة مئات من نيوتن ثانية يحتاج إلى أن تقاوم مع الحد الأدنى من انحراف. وتعطى مثالا للإطار رد فعل صارم المستخدمة في الشكل 1. وفي كل إطار وقد يلقي الصلب "متقبل&q...
باستخدام بروتوكول المذكورة أعلاه المؤلفين أظهرت أنه من الممكن الحصول على قياسات عالية الدقة للتحميل متفاوتة للغاية من عبوة ناسفة، وذلك باستخدام مجموعة واسعة من الحانات الضغط هوبكنسون. باستخدام روتين الاستيفاء أوجز تاريخها لمرة والضغط المنفصلة يمكن أن تتحول إلى جب...
The authors have nothing to disclose.
The authors wish to thank the Defence Science and Technology Laboratory for funding the published work.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Load Cell | RDP | RSL0960 | This is only indicative, the exact load cell should be able to resolve the required loading |
Steel target plate / HPBs | Garratts | Fabricated to order | |
Strain gauge | Kyowa | KSP-2-120-E4 | To use with steel HPBs |
Cyanoacrylate | Kyowa | CC-33-A | Check with manufacturer depending on mar material to be used |
Digital Oscilloscope | TiePie | HS4 16-bit Handyscopes | 6 used in parallel in current testing |
Leighton Buzzard sand | Garside sands | Garside 14/25 | Uniform silica sand |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved