Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
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.
onlar çok agresif ortamlara tahammül ve megapascal yüzlerce kadar basınç ölçmek mümkün olması gerektiği gibi yakın alan patlama yükü ölçümü birçok sensör tiplerine bir sorunu sunar. Bu bağlamda Hopkinson basınç çubuğunun basitlik Hopkinson çubuğun ölçüm ucu dayanabilir ve zor koşullara maruz iken, gerilim ölçer bazı mesafe uzak yapıştırılmış olabilir bara monte edilmiş büyük bir avantaja sahiptir. Bu koruyucu kılıflar gerilme ölçer korumak ancak ölçüm edinimi karışmaz hangi kullanılmak üzere izin verir. sıkıştırma bıçaklarının bir dizinin kullanımı ayn bilinen noktalarda basınç-zaman geçmişleri ölçülmesini sağlar. Bu makalede ayrıca ilgi düzleminde un-instrumented yerlerde basınç-zaman geçmişlerini türetmek için kullanılan interpolasyon rutin açıklar. Şu anda teknik serbest havada yüksek patlayıcılar gelen yükleme ölçmek için kullanılır olmuştur ve çeşitli topraklarda sığ gömülü.
patlayıcı çıktı karakterize hem (mevcut çatışma bölgelerinde patlayıcı doğaçlama gömülü karşı savunma) askeri ve sivil (yapısal bileşenler tasarlama), pek çok faydaları vardır. Son zamanlarda bu konu oldukça dikkat çekmiştir. toplanan bilgilerin çok daha etkili koruyucu yapıların tasarım sağlamak için ücretleri çıktı ölçümü amaçlamıştır. Burada asıl mesele yapılan ölçümler yüksek sadakat değilse o zaman bu patlayıcı olaylarda yük transferi mekanizmaları tam olarak bilinmemektedir olmasıdır. Bu da doğrulama için bu ölçümler kullanan sayısal modeller doğrulama sorunlara yol açar.
Yakın alan dönem ölçekli mesafeler, Z, daha az ~ 1 m / Z = R / 1/3 W, R, patlayıcı mesafesinde merkezi olan 1/3 kg daha ve W patlamalar tanımlamak için kullanılır yük kütlesi olarak ifade edilirTNT eşdeğer bir kitle olarak. Bu rejimde yükleme genellikle yüksek uzaysal ve zamansal düzgün olmayan yükleri çok yüksek büyüklükte, ile karakterizedir. Sağlam enstrümantasyon dolayısıyla yakın alan yükleyici ile bağlantılı aşırı baskılara ölçmek için gereklidir. Ölçekli mesafeleri Z at <0.4 m / 1/3 kg patlama parametrelerinin doğrudan ölçümleri olmayan ya da çok az 1 ve bu aralık için yarı ampirik tahmini veriler parametrik çalışmalar neredeyse tamamen dayanır ya vardır. Bu yazarın amaçlanan kapsamı dışındadır Kingery ve Bulmash 2, tarafından verilen yarı ampirik tahminler kullanarak içerir. Bu tahminler 3,4 dayalı araçlar yükleme mükemmel birinci dereceden tahminlerine izin iken onlar tamamen güncel araştırma odağı olan yakın saha olayları, mekaniği yakalamak yok.
Yakın alan patlama ölçümleri son zamanlarda sahip outp miktarının üzerinde duruldugömülü ücretleri ut. Kullanılan yöntemler, küresel dürtü ölçümü 8-13 doğrudan bir yapısal hedefe 5-7 kaynaklanan deformasyondan değerlendirmek değişir. Bu yöntemler, koruyucu sistem tasarımlarının doğrulanması için değerli bilgiler sağlayabilir ancak tam yük transferi mekaniği soruşturma yeteneğine sahip değildir. Test tarafından oluşturulan bu tür mezar derinliğini kontrol veya şok ön hiçbir doğal şekli sağlanması gibi pragmatik nedenlerle, ya da yakın tam ölçekli (> 1/4) için her iki laboratuvar ölçekler (1/10 tam skala) de yapılabilir kapsüller yerine çıplak ücretleri 14 kullanımı. Gömülü ücretleri ile toprak koşulları son derece test 15 tekrarlanabilirliği garanti etmek için kontrol edilmesi gerekir.
Şarj serbest hava yerleştirilir veya gömülü olup olmadığını bağımsız olarak, ortaya çıkan patlama ölçmede en temel sorunu enstrümantasyon deplo tarafından yapılan ölçümlerin geçerliliğini sağlamak olduğunuyed. Tasarlanmış test cihazının 16 sabit bir 'sert' hedef plakası barlar uçları sadece tam yansıyan baskıları kaydedebilirsiniz sağlamak iken aynı zamanda Hopkinson basınç çubukları 17 (HPBs) korumak için kullanılır. Sert bir hedef 'serbest alanın' ölçümleri 18-20 daha doğru ve olayın daha tekrarlanabilir, ya da gelen yazarlar, daha önce yansıyan basınç ölçümünün göstermiştir. Bu plakanın geometri hedef kenarı 21 civarında temizleyerek veya akış tarafından oluşturulan herhangi bir basınç tahliye olmayacağı şekildedir. Bu yeni test cihazı 1/4 ölçeğinde inşa edilmiştir. defin koşulları ve patlayıcı üzerinden bu ölçek sıkı kontrolünde 25 mm'lik bir gömü derinliğinde, 78 g küçülttüm 5 kg tam ölçekli şarj büyüklüğü ile, sağlanabilir.
1. Sert Tepki Çerçeve
Test çerçevesi Şekil 1. şematik. (A) Genel düzenleme, (B) hedef plakasının planı, (C) hedef plakasının yakın çekim görünümü. Tonlar hedef plakanın yüzü ile aynı hizada oturup o Hopkinson basınç çubukları bar montaj alıcıdan asılır. Bu hedef plaka üzerine etkiyen tam yansıyan basınç kaydedilmesini sağlar. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
2. Yük Hücresi Tasarımı
In-house fabrikasyon yük hücreleri. (A) Yan yükseklik, (B) ucu yüksekliği Şekil 2. diyagramı. Koyu gri silindir yük altında suşları kalın bir duvar çelik boru olduğunu. Bu suş hiçbir rotasyon yükleme sırasında yaşanan gibi tek bir gerilme ölçer kullanılarak kaydedilir. Suş uygulanan stres geri ilgili olabilir yük hücresinin kalibrasyonu itibaren. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
3. Hopkinson Basınç Bar Tasarım
4. Deneysel Kurulum ve Veri Toplama
Not: Şekil 1 'de gösterildiği üzere, ve bir protokol Bölüm 1' de dizayn olarak tasarlanmıştır ve imal Reaksiyon çerçevesi, hedef plaka, yük hücreleri ve HPBs ile, montaj başlayabilir.
Şekil 3: (a) Diyagram, hedef plaka, ayar konumunda HPB üzerinden (B) bölümünde, (c) Örnek Wheatstone köprüsü devresi monte edilmiş bir HPB arasında. İki gerilme ölçer, böylece Wheatstone köprüsü kullanılan ve Hopkinson bar eğilme c vardırdışarı ancelled. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
5. Patlayıcı hazırlık
6. Ateşleme sırası
Not: protokol bölüm 5 ile üst üste küçük bir miktar nedeniyle nat oradatest ure. Ateşleme sırası riskini en aza indirmek amacı olmalıdır ve sadece uygun eğitilmiş personel tarafından yapılmalıdır.
1D HPB dizisi 7. Sayısal interpolasyon
1D HPB dizi için Şekil 4. İnterpolasyon dizisi. (A) Orijinal veri, (B) zaman kaydırmalı veri, (C) ön varış zamanları şok, ve (D) nihai interpolasyon basınç zamanlı veri 16. Basınç süresi geçmişleri ayrık doğası açıkça orada beş gösterge konumların her zirve basınçları arasında hiçbir süreklilik olmak (A) görülebilir. (B) (aynı varış zamanı varsayılarak) bir radyal mesafede basınç enterpolasyon olarak en yüksek basınç ile hizalandığında mümkündür. tepe basıncında şok ön varış saatini hizalamak için gereken süre kayması kaydederek sh olarak hesaplanabilir(C) 'de, kendi. Bu daha sonra varış saati ve basınç süresi geçmiş (B) ve (C), (D) de görüldüğü gibi nihai interpolasyon basıncı. Vermesini zaman baskısı interpolasyon olmak herhangi bir radyal mesafe hesaplanır olanak bir büyük görmek için tıklayınız Bu rakamın sürümü.
2B HPB dizisi 8. Sayısal interpolasyon
Not: Matlab interpolasyon çalıştırmak için kullanılan kod, bu bölümde anılacaktır örnek sonuçları dosya ile birlikte temin edilmiştir.
2B HPB dizi için Şekil 5. İnterpolasyon dizisi. Kullanılan (A) İşaret sözleşmeler, (B) orijinal veri mm, (C), zaman kaydırmalı veri412 / 53412eq36.jpg "/> mm ve her radyal yönde 16 (D) varış saatleri. Herhangi bir noktada basınç süresi geçmiş, hem radyal mesafe bağlıdır ve barlar 2B dizisi için ilgi çekici nokta bulunduğu kadran patlama mükemmel simetrik olsaydı. (C) 'de gösterildiği gibi şok cephesidir olduğu görülebilir (B) daha sonra (B) basınçlar. dikey çizgiler oluşturmak istiyorum 50 mm yerini ulaşır
İlk eksen.
Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Etkin bir şekilde sert bir tepki çerçevesi temin edilmesi gerekmektedir. Mevcut birkaç yüz Newton saniyelik toplam kazandırılan dürtü testinde minimum bükülmeyle karşı gerekmektedir. Kullanılan sert Reaksiyon çerçevesinin bir örneği Şekil 1 'de verilmiştir. Her bir çerçeve içinde bir 50 mm çelik' alıcı 'plaka çapraz kirişlerin tabanına döküm olmuştur. açıkça gerekli değil iken, bu yük hücreleri / hedef plakasının kolay ...
yazarlar yukarıda özetlenen protokolü kullanarak onu Hopkinson basınç çubuklarının bir dizi kullanarak, bir patlayıcı şarjla derece değişen yükleme yüksek sadakat ölçümleri elde etmek mümkün olduğunu göstermiştir. ayrık basınç-zaman geçmişleri enterpolasyon rutin olabilir özetle kullanılarak sayısal modelleme veya bu tür modellerin çıkışı için doğrulama verisi olarak yükleme fonksiyonu olarak doğrudan kullanışlı bir sürekli şok ön dönüştürülecektir.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır