Name: blast quantification using hopkinson pressure bars
Uploaded: 2016-07-05T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars at JoVE.com

The authors wish to thank the Defence Science and Technology Laboratory for funding the published work.

1. מסגרת תגובה קשיחה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע מרחק מוקטן או מוגדל שבו הבדיקות תתקיימנה באמצעות משוואה 1, כאשר R הוא המרחק מהמרכז של חומר הנפץ, ו- W הוא המטען לידי ביטוי המוני כמו מסה שווה של TNT. Z = R / W 1/3 (1) </li><li style=";text-al...

<ol>
	<li>Esparza, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blast+measurements+and+equivalency+for+spherical+charges+at+small+scaled+distances.">Blast measurements and equivalency for spherical charges at small scaled distances.</a> Int. J. Impact Eng. 4 (1), 23-40 (1986).</li><li>Kingery, C. N., Bulmash, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ARBRL-TR-02555.">ARBRL-TR-02555.</a> Airblast parameters from TNT spherical air burst and hemispherical surface burst. , (1984).</li><li>Hyde, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Conventional weapons program (ConWep). , (1991).</li><li>Randers-Pehrson, G., Bannister, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ARL-TR-1310.">ARL-TR-1310.</a> Airblast loading model for DYNA2D and DYNA3D. , (1997).</li><li>Neuberger, A., Peles, S., Rittel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+the+response+of+circular+plates+subjected+to+large+and+close-range+spherical+explosions.+Part+II:+Buried+charges.">Scaling the response of circular plates subjected to large and close-range spherical explosions. Part II: Buried charges.</a> Int. J. Impact Eng. 34 (5), 874-882 (2007).</li><li>Xu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+inverse+approach+for+pressure+load+identification.">An inverse approach for pressure load identification.</a> Int. J. Impact Eng. 37 (7), 865-877 (2010).</li><li>Pickering, E. G., Chung Kim Yuen, S., Nurick, G. N., Haw, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+response+of+quadrangular+plates+to+buried+charges.">The response of quadrangular plates to buried charges.</a> Int. J. Impact Eng. 49, 103-114 (2012).</li><li>Bergeron, D. M., Trembley, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Canadian+research+to+characterize+mine+blast+output.">Canadian research to characterize mine blast output.</a> , (2000).</li><li>Hlady, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+soil+parameters+on+landmine+blast.">Effect of soil parameters on landmine blast.</a> , (2004).</li><li>Fourney, W. L., Leiste, U., Bonenberger, R., Goodings, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+loading+on+plates+due+to+explosive+detonation.">Mechanism of loading on plates due to explosive detonation.</a> Int. J. on Blasting and Fragmentation. 9 (4), 205-217 (2005).</li><li>Anderson, C. E., Behner, T., Weiss, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mine+blast+loading+experiments.">Mine blast loading experiments.</a> Int. J. Impact Eng. 38 (8-9), 697-706 (2011).</li><li>Fox, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+response+of+small+scale+rigid+targets+to+shallow+buried+explosive+detonations.">The response of small scale rigid targets to shallow buried explosive detonations.</a> Int. J. Impact Eng. 38 (11), 882-891 (2011).</li><li>Ehrgott, J. Q., Rhett, R. G., Akers, S. A., Rickman, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+fabrication+of+an+impulse+measurement+device+to+quantify+the+blast+environment+from+a+near-surface+detonation+in+soil.">Design and fabrication of an impulse measurement device to quantify the blast environment from a near-surface detonation in soil.</a> Experimental Techniques. 35 (3), 51-62 (2011).</li><li>Pope, D. J., Tyas, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+hydrocode+modelling+techniques+to+predict+loading+parameters+from+free+air+hemispherical+explosive+charges.">Use of hydrocode modelling techniques to predict loading parameters from free air hemispherical explosive charges.</a> , (2002).</li><li>Clarke, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+of+buried+charge+testing.">Repeatability of buried charge testing.</a> , (2014).</li><li>Clarke, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+large+scale+experimental+approach+to+the+measurement+of+spatially+and+temporally+localised+loading+from+the+detonation+of+shallow-buried+explosives.">A large scale experimental approach to the measurement of spatially and temporally localised loading from the detonation of shallow-buried explosives.</a> Meas Sci Technol. 26, 015001 (2015).</li><li>Hopkinson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Method+of+Measuring+the+Pressure+Produced+in+the+Detonation+of+High+Explosives+or+by+the+Impact+of+Bullets.">A Method of Measuring the Pressure Produced in the Detonation of High Explosives or by the Impact of Bullets.</a> Philos. Trans. R. Soc. (London) A. 213, 437-456 (1914).</li><li>Rigby, S. E., Tyas, A., Fay, S. D., Clarke, S. D., Warren, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+semi-empirical+blast+pressure+predictions+for+far+field+explosions+-+is+there+inherent+variability+in+blast+wave+parameters?.">Validation of semi-empirical blast pressure predictions for far field explosions - is there inherent variability in blast wave parameters?.</a> , (2014).</li><li>Rigby, S. E., Tyas, A., Bennett, T., Clarke, S. D., Fay, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+negative+phase+of+the+blast+load.">The negative phase of the blast load.</a> Int. J. of Protective Structures. 5 (1), 1-20 (2014).</li><li>Rigby, S. E., Fay, S. D., Tyas, A., Warren, J. A., Clarke, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angle+of+incidence+effects+on+far-field+positive+and+negative+phase+blast+parameters.">Angle of incidence effects on far-field positive and negative phase blast parameters.</a> Int. J. of Protective Structures. 6 (1), 23-42 (2015).</li><li>Tyas, A., Warren, J., Bennett, T., Fay, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+clearing+effects+in+far-field+blast+loading+of+finite+targets.">Prediction of clearing effects in far-field blast loading of finite targets.</a> Shock Waves. 21 (2), 111-119 (2011).</li><li>Tyas, A., Watson, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+the+effect+of+spatial+variation+of+load+in+the+pressure+bar.">A study of the effect of spatial variation of load in the pressure bar.</a> Meas Sci Technol. 11 (11), 1539-1551 (2000).</li><li>Tyas, A., Watson, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+frequency+domain+dispersion+correction+of+pressure+bar+signals.">An investigation of frequency domain dispersion correction of pressure bar signals.</a> Int. J. Impact Eng. 25 (1), 87-101 (2001).</li><li>NATO Standardisation Agency. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Procedures+for+evaluating+the+protection+level+of+logistic+and+light+armoured+vehicles.">Procedures for evaluating the protection level of logistic and light armoured vehicles.</a> Allied Engineering Publication (AEP) 55. 2, (2011).</li><li>Elgy, I. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> UK ministry of defence technical authority instructions for testing the protection level of vehicles against buried blast mines. , (2014).</li><li>Clarke, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finite+element+simulation+of+plates+under+non-uniform+blast+loads+using+a+point-load+method:+Buried+explosives.">Finite element simulation of plates under non-uniform blast loads using a point-load method: Buried explosives.</a> , (2015).</li><li>Rigby, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finite+element+simulation+of+plates+under+non-uniform+blast+loads+using+a+point-load+method:+Blast+wave+clearing.">Finite element simulation of plates under non-uniform blast loads using a point-load method: Blast wave clearing.</a> , (2015).</li><li>Hallquist, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> LS-DYNA theory manual. , (2006).</li><li>Fay, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capturing+the+spatial+and+temporal+variations+in+impulse+from+shallow+buried+charges.">Capturing the spatial and temporal variations in impulse from shallow buried charges.</a> , (2013).</li><li>Fay, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+spatial+and+temporal+pressure+variation+from+buried+charges.">Measuring the spatial and temporal pressure variation from buried charges.</a> , (2014).</li></ol>

באמצעות הפרוטוקול שתואר לעיל המחברים הראה כי ניתן לקבל מדידות איכות גבוהות של ההעמסה השונה מאוד מן מטען, באמצעות מערך של ברי לחץ הופקינסון. שימוש שגרתי אינטרפולציה התוותה את ההיסטוריה לחץ-בזמן בדיד ניתן להפוך חזית הלם מתמשכת אשר היא שמיש ישירות כפונקצית טעינת דוגמנ?...

אפיון הפלט של מטעני חבלה יש יתרונות רבים, הן צבאי (הגנה מפני ונקברי מטעני חבלה מאולתרים באזורי עימות הנוכחיים) ואזרח (תכנון רכיבים מבניים). פעמים בשנים האחרונות בנושא זה זכה לתשומת לב ניכרת. חלק ניכר מן הידע שנאסף יש מכוון הכימות של מפלט חיובים כדי לאפשר את העיצוב של מבנים מגנים יעילים יותר. הבעיה העיקרית כאן היא שאם המדידות שנעשו אינן בעלי איכות גבוהה אז מנגנוני העברת עומס באירועי נפץ אלה עדיין אינם ברורים. זה בתורו מוביל לבעיות אימות מודלים מספריים אשר מסתמכים על מדידות אלה למתן תוקף. המונח שדה ליד המשמש לתיאור תקיעות עם מרחקים מדורגים, Z, פחות מ ~ 1 מ &#39;/ ק&quot;ג 1/3, כאשר Z = R / W 1/3, R הוא המרחק ממרכז של חומר נפץ, ו- W הוא הביע את התשלום המוניכמו מסה שווה של TNT. במשטר זה ההעמסה מאופיינת בדרך כלל על ידי בעצמה גבוהה מאוד, מאוד המון מרחבית ובזמן הלא אחיד. מכשור יציב ולכן נדרש למדוד את הלחצים הקיצוניים הקשורים טעינת שדה קרוב. בשעת Z מרחקים דורג &lt;0.4 מ &#39;/ קילו 1/3, מדידות ישירות של פרמטרי הפיצוץ הם או שאינם קיימות או מעט מאוד 1 והנתונים החזויים למחצה האמפיריים בטווח זה מבוסס כמעט כולו על מחקרים פרמטרית. זה כרוך באמצעות תחזיות חצי האמפיריות שנתנו קינגרי ו Bulmash 2, שהוא מחוץ לתחום המיועד של המחבר. בעוד כלים המבוססים על תחזיות אלו 3,4 לאפשר הערכות מסדר ראשון מצוין של טעינת הם לא לגמרי לכבוש את המכניקה של אירועים ליד שדה, המהווים את מוקד המחקר הנוכחי. שדה ליד מדידות פיצוץ יש בתקופה האחרונה התמקד לכימות output מדמי הקבורים. מתודולוגיות מועסקים להשתנות מן בהערכת העיוות שנגרמה מטרה מבנית 5-7 לכוון מדידת דחף העולמי 8-13. שיטות אלה מספקים מידע רב ערך עבור האימות של עיצובי מערכת הגנה אך אינן מסוגלים חוקר את המכניקה מלאה של העברת עומס. ניסויים יכולים להתבצע בשני המידה מעבדתי (בקנה מידה מלאה 1/10), או בסמוך בהיקף מלא (&gt; 1/4), עם מטעמים פרגמטיים כגון שליטת עומק קבורה או להבטיח שום צורה טבועה של חזית ההלם מופק על ידי שימוש נפצים ולא 14 חיובים חשופים. עם האשמות קברו את תנאי הקרקע צריכים להיות מבוקרים מאוד על מנת להבטיח את הדירות של הבדיקות 15. המבקר של האם תשלום מושם אוויר חופשי או קבור, קמה ועומדת השאלה העקרונית ביותר במדידת הפיצוץ המתקבל הוא להבטיח את תוקפו של מדידות שנעשו על ידי המכשור deployed. במנגנון הבדיקה תוכנן 16 צלחת יעד הנוקשה &#39;קבועה משמשת להגן על ברי לחץ הופקינסון 17 (HPBs) בעוד באותו הזמן על מנת להבטיח כי הקצוות של המוטות יכולים רק להקליט את הלחצים לידי ביטוי המלא. המחברים הראו בעבר כי מדידה של לחץ מוחזר מן היעד נוקשה יותר לשחזור מדויק מאשר אירוע, או מדידות &#39;חופשי-השדה&#39; 18-20. הגיאומטריה של צלחת היא כזו, שאין שום הקלת לחץ שנוצרה על ידי ניקוי או הזרימה מסביב לקצה היעד 21 תהיה זניחה. מנגנון הבדיקה החדשה נבנה בקנה מידה 1/4. בשעת שליטה הדוקה בסדר גודל כזה על תנאי הקבורה ואת הנפץ ניתן להבטיח, עם גודל תשלום בהיקף המלא של 5 קילו scaled עד 78 גרם, בעומק קבורה של 25 מ&quot;מ.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Load Cell</td>
			<td style="width:71px;">RDP</td>
			<td style="width:119px;">RSL0960</td>
			<td style="width:167px;">This is only indicative, the exact load cell should be able to resolve the required loading</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Steel target plate / HPBs</td>
			<td style="width:71px;">Garratts&#160;</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Fabricated to order</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Strain gauge</td>
			<td style="width:71px;">Kyowa</td>
			<td>KSP-2-120-E4</td>
			<td>To use with steel HPBs</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cyanoacrylate</td>
			<td style="width:71px;">Kyowa</td>
			<td>CC-33-A</td>
			<td>Check with manufacturer depending on mar material to be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Digital Oscilloscope</td>
			<td style="width:71px;">TiePie</td>
			<td>HS4 16-bit Handyscopes&#160;</td>
			<td>6 used in parallel in current testing</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Leighton Buzzard sand</td>
			<td style="width:71px;">Garside sands</td>
			<td style="width:119px;">Garside 14/25</td>
			<td>Uniform silica sand&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

blast quantification using hopkinson pressure bars

שדה ליד מדידת עומס הפיצוץ מציגה סוגית סוגי חיישנים רבים כפי שהם חייבים לסבול סביבות מאוד אגרסיביות ולהיות מסוגל למדוד לחצים עד מאות רבות של megapascals. מבחינה זו הפשטות של הבר לחץ הופקינסון יש יתרון גדול בכך ואילו קצה המדידה של בר הופקינסון יכול לסבול ולהיחשף תנאים קשים היה מד הלחץ רכוב על הבר יכול להיות מודבק במרחק מה. זה מאפשר מעטה מגן שינוצל מגנות על מד הלחץ אך אינם מפריע רכישת המדידה. שימוש מערך של ברי לחץ מאפשר היסטוריות לחץ בזמן בנקודות ידועות דיסקרטיות כדי להימדד. מאמר זה מתאר גם את שגרת אינטרפולציה המשמשת לחישוב היסטורי לחץ-זמן במקומות בלתי המאובזרת במטוס של עניין. כיום נעשה שימוש בטכניקה למדוד טעינת חומרי נפץ באוויר חופשי וקבר רדוד בקרקעות שונות.

מסגרת תגובה נוקשה ביעילות צריכה להינתן. ב הנוכחי בודק דחף הנחילה סך של כמה מאות ניוטון-שניות צריך להתנגד עם סטיה מינימלית. איור של מסגרת התגובה הנוקשה המשמשת ניתן באיור 1. בכל מסגרת צלחת 50 מ&quot;מ פלדה &quot;acceptor&quot; נוצקה בבסיס קורה לחצות. בעוד ל?...

Watch this Scientific Journal Video about Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars at JoVE.com

Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars

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.

פיצוץ כימות באמצעות מוטות לחץ הופקינסון

Near-field blast load measurement presents an issue to many sensor types as they must endure very aggressive environments and be able to measure pressures ...

The overall goal of this experiment is to accurately measure the spatial and temporal distribution of pressure in the extremely aggressive environment generated close to an explosive charge. This method can help answer the key questions in the field of blast protection engineering such as the exact form of the imparted load and how factors such as explosive type and shape influence the imparted load. The main advantage of this technique is that it allows us to record pressures that are beyond the limits of traditional measuring approaches.Though this method can provide insights into free air explosions, it can also be applied to other events, such as buried or underwater charges. We first trialed the idea for this method using a single Hopkinson pressure bar, and soon realized a large array is needed to accurately capture the data. To begin, calculate the approximate maximum impulse the test frame arrangement will generate using software analysis, such as with ConWep.For buried charges, this process is less straightforward, cause it requires more advanced numerical techniques to model the interaction between the soil, explosives, and the target plate. Details on the production of the test frame and the load cells are each provided in the text protocol. Choose the position on the Hopkinson pressure bars that the strain gauge will be positioned, being as close as possible to the loaded face to minimize dispersion.In this setup, the thickness of the target plate and the maneuverability required to fit the bars results in the gauges being installed 250 millimeters from the loaded face. The calculated bar radius required to capture the event is in this case five millimeters. Use the tightest spatial resolution for the bars that does not compromise structural integrity.In this case, the distance is 25 millimeters. Further details are provided in the text protocol. To begin, using cyanoacrylate, attach semiconductor strain gauge to the Hopkinson pressure bars, then to the load cells.Fit the target plate to the rigid reaction frame using the load cells if needed. Make certain that all of the cabling is well grounded for improved signal quality. The wiring must also be long enough to connect to an oscilloscope outside the blast area.Any shielded wire should carry enough signal. Now, hang Hopkinson pressure bars from the bar assembly receiver. Pass the loaded end through the correct hole in the target plate, and hang the Hopkinson pressure bars freely from the nut screwed onto their distal ends.Using a level, adjust the nuts to position the bars vertically and to make their faces level with the target plate. Now, use trial and error to set the trim on the variable resistor in the conditioning circuit to keep the voltage within the limits of the oscilloscope. Zero the out of balance reading on each channel as reported by the amplifier boxes.Next, connect the amplified gauge output to a suitable digital oscilloscope. Configure the oscilloscope to a 1.56 megahertz sampling frequency with a 28.7 millisecond recording duration and set the pre-trigger duration to 3.3 milliseconds. 22 total gauges should be connected, 17 from Hopkinson pressure bars, four from load cells, and the one break wire.Record the voltage and time from each gauge. Set the recording to trigger when the voltage in the break wire exceeds an out-window value, such as plus or minus 100 millivolts. In the case of a free air charge test, use a thin strip of wood to suspend the charge below the target plate at the correct stand-off, in this case 200 millimeters.Position the charge co-axially with the measurement array to ensure valid readings. The critical element in the buried charge test is in the preparation of the soil bed and the burial process. Precision is required to ensure repeatable results are attained.Next, close the range. Deploy sentries to ensure the range is clear during the firing. Now, just before firing a free air charge, attach the break wire to the detonator and insert an electrical detonator halfway into the charge from the base.Now, move to the firing point and confirm that the instrumentation is operative. Then, supply power to the break wire. Now, make certain to check with the sentries that it is safe to proceed with the firing.Then, initiate the explosives. After the detonation, make the test area safe and download and back up the data. Whilst a protocol is being written to describe the steps required in this stage, a developed Matlab script is also being made available to allow the data processing to be done quickly using the exact methodology.Import the data from the raw data files into Matlab by double clicking on the file name and then clicking Finish in the Import Wizard. Next, open the interpolation Matlab script. In the meshing section of the code, define a regular grid over which the interpolation will run by changing the mesh.Use the same resolution in any future numerical modeling. This crucial step transforms the discreet data into a 2D map. The script will time shift all Hopkinson pressure bar pressure traces.The time shift is required to allow the interpolation routine to successfully locate the shock front at any given time. Now, align the data from each radial array so all the maximum pressures are synced. Next, calculate the radius, r, and angle, beta, for a given point of interest on the grid.Apply the 1D interpolation to the two Hopkinson pressure bar arrays closest to the point of interest of the current radius. For example, at 45 degrees, the interpolation would use the X, X and Y, Y arrays. Now, interpolate the linearity between the two pressures based on the angle.For example, at 45 degrees, use 50%X, X and 50%Y, Y.Then, time shift the pressure time history for each location based on cubic interpolation of the shock arrival time. Ultimately, the result is a fully interpolated pressure time history. An effectively rigid reaction frame capable of resisting several hundred Newton-seconds with minimal deflection was conceived using a 100 millimeter mild steel target plate.This frame withstood tests up to 500 Newton-seconds. A single test was made with 17 Hopkinson pressure bars configured in a 2D array utilizing 3.25 meter long bars with five millimeter radii. Spacing was set to 25 millimeters.For this test, the strain gauge was attached 0.25 meters from the loaded face. A charge buried in saturated soil was detonated. Data from each of the four radial arrays with a central Hopkinson pressure bar common to all the plots shows the very clear shock front, with the pressure decaying slowly with radial distance.The recorded pressure time histories were then run through the 2D interpolation routine. The interpolated pressure acting on the target plate shows a 20 millisecond delay in the arrival of the shock front. The shock front is the time taken for the shock wave to cover the distance between the charge and the target plate.The asymmetric nature of the loading is especially clear at 0.22 milliseconds. By 0.3 milliseconds after detonation, the shock front was almost symmetric along all axes. Once the apparatus is commissioned, up to six free air tests per day can be conducted.This number is greatly reduced with a test using buried charges due to the added complexity of preparing the soil. This is the first time that such high resolution measurements have been possible. As a result, we're now able to measure the difference in the form of the loading caused by variations in test geometry.The numerical routine developed offers a very powerful way to visualize the loading and then to apply this loading directly in numerical models to act as a first step in modeling the response of structures to explosive detonations. The data produced from the current test has provided unique validation data to enhance the next generation of numerical models, improving our understanding of the problem and our ability to protect ourselves against explosive blasts.

Research

JoVE Journal

Engineering

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

כיצד להצית לחץ האטמוספרה מיקרוגל פלזמה לפיד ללא כל igniters נוסף

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

המדידה לחץ Surface בלתי עמיד באמצעות בדיקת מיקרופון מרחוק

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

התקנת פלזמת לחץ אטמוספרה לחקר היווצרות המינים הריאקטיבי

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. ...

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

דו כיווני יִצוּב מְחִיר של סיגי פיצוץ תנור: סינתזה של סידן זרז קרבונט ו התקנת זאוליט Heavy Metal סופח

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

כרסום Precision של יערות Nanotube הפחמן באמצעות סריקה בלחץ נמוך למיקרוסקופיה אלקטרונית

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

לחץ אטמוספירי ייצור של פתיתי בשכבה יחידה מדוד גדול מלבני SnSe

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars

ניתוח ישימות שיטות הערכה מורפולוגית פרמטרים של פסי פלדה מאוכלת

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly ...

Using Flexible Gold-Titanium Reaction Cells to Simulate Pressure-Dependent Microbial Activity in the Context of Subsurface Biomining

שימוש גמיש זהב-טיטניום תגובת התאים כדי לדמות פעילות מיקרוביאלית תלויי לחץ בהקשר של ביוניג תת משטח

Laboratory studies investigating subsurface microbial processes, such as metal leaching in deep ore deposits (biomining), share common and challenging ...

Fabrication of Compressed Hosiery and Measurement of its Pressure Characteristic Exerted on the Lower Limbs

ייצור של Hosiery דחוס ומדידה של אופייני הלחץ שלה מופעל על הגפיים התחתונות

This article reports the pressure characteristic measurement of compressed hosiery via direct and indirect methods. In the direct method, an interface ...