Name: Explosion Quantifizierung Mit Hopkinson Pressure Bars (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Lernen Sie die Quantifizierung von Explosionsdruckwellen mit Hopkinson-Druckstäben für die Schutztechnik. Diese Methode erfasst räumliche und zeitliche Druckverteilungen bei Sprengladungen mit hoher Auflösung.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Die Autoren danken dem Defence Science and Technology Laboratory für die Finanzierung der veröffentlichten Arbeit.

<ol><li>Esparza, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blast+measurements+and+equivalency+for+spherical+charges+at+small+scaled+distances%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Impact+Eng%22%5BJournal%5D)">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. ARBRL-TR-02555. Airblast parameters from TNT spherical air burst and hemispherical surface burst. , U.S Army BRL. Aberdeen Proving Ground, MD, USA. (1984).</li>
<li>Hyde, D. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHyde%2C+DW+%22Conventional+weapons+program+%28ConWep%29%22">Conventional weapons program (ConWep)</a>. , U.S Army Waterways Experimental Station. Vicksburg, MS, USA. (1991).</li>
<li>Randers-Pehrson, G., Bannister, K. A. ARL-TR-1310. Airblast loading model for DYNA2D and DYNA3D. , U.S Army Research Laboratory. Aberdeen Proving Ground, MD, USA. (1997).</li>
<li>Neuberger, A., Peles, S., Rittel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaling+the+response+of+circular+plates+subjected+to+large+and+close-range+spherical+explosions.+Part+II%3A+Buried+charges%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Impact+Eng%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((An+inverse+approach+for+pressure+load+identification%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Impact+Eng%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((The+response+of+quadrangular+plates+to+buried+charges%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Impact+Eng%22%5BJournal%5D)">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. Canadian research to characterize mine blast output. 16'th Int. Symp. on the Military Aspects of Blast and Shock, Oxford, UK, , (2000).</li>
<li>Hlady, S. L. Effect of soil parameters on landmine blast. 18'th Int. Symp. on the Military Aspects of Blast and Shock, Bad Reichenhall, Germany, , (2004).</li>
<li>Fourney, W. L., Leiste, U., Bonenberger, R., Goodings, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanism+of+loading+on+plates+due+to+explosive+detonation%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+on+Blasting+and+Fragmentation%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Mine+blast+loading+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Impact+Eng%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((The+response+of+small+scale+rigid+targets+to+shallow+buried+explosive+detonations%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Impact+Eng%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Design+and+fabrication+of+an+impulse+measurement+device+to+quantify+the+blast+environment+from+a+near-surface+detonation+in+soil%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Techniques%22%5BJournal%5D)">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. Use of hydrocode modelling techniques to predict loading parameters from free air hemispherical explosive charges. 1st Asia-Pacific Conference on Protection of Structures Against Hazards, Singapore, , (2002).</li>
<li>Clarke, S. D., et al. Repeatability of buried charge testing. 23rd Int. Symp. on the Military Aspects of Blast and Shock, Oxford, UK, , (2014).</li>
<li>Clarke, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+large+scale+experimental+approach+to+the+measurement+of+spatially+and+temporally+localised+loading+from+the+detonation+of+shallow-buried+explosives%5BTitle%5D)+AND+%22Meas+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((A+Method+of+Measuring+the+Pressure+Produced+in+the+Detonation+of+High+Explosives+or+by+the+Impact+of+Bullets%5BTitle%5D)+AND+%22Philos.+Trans.+R.+Soc.+%28London%29+A%22%5BJournal%5D)">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. Validation of semi-empirical blast pressure predictions for far field explosions - is there inherent variability in blast wave parameters?. 6th Int. Conf. on Protection of Structures against Hazards, Tianjin, China, , (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/pubmed?term=((The+negative+phase+of+the+blast+load%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+of+Protective+Structures%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Angle+of+incidence+effects+on+far-field+positive+and+negative+phase+blast+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+of+Protective+Structures%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Prediction+of+clearing+effects+in+far-field+blast+loading+of+finite+targets%5BTitle%5D)+AND+%22Shock+Waves%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((A+study+of+the+effect+of+spatial+variation+of+load+in+the+pressure+bar%5BTitle%5D)+AND+%22Meas+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((An+investigation+of+frequency+domain+dispersion+correction+of+pressure+bar+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Impact+Eng%22%5BJournal%5D)">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. Procedures for evaluating the protection level of logistic and light armoured vehicles. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Allied+Engineering+Publication+%28AEP%29+55%22">Allied Engineering Publication (AEP) 55</a>. 2, 2, (2011).</li>
<li>Elgy, I. D., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aElgy%2C+ID+%22UK+ministry+of+defence+technical+authority+instructions+for+testing+the+protection+level+of+vehicles+against+buried+blast+mines%22">UK ministry of defence technical authority instructions for testing the protection level of vehicles against buried blast mines</a>. , Defence Science and Technology Laboratory. UK. (2014).</li>
<li>Clarke, S. D., et al. Finite element simulation of plates under non-uniform blast loads using a point-load method: Buried explosives. 11th Int. Conf. on Shock & Impact Loads on Structures (SILOS), Ottawa, Canada, , (2015).</li>
<li>Rigby, S. E., et al. Finite element simulation of plates under non-uniform blast loads using a point-load method: Blast wave clearing. 11th Int. Conf. on Shock & Impact Loads on Structures (SILOS), Ottawa, Canada, , (2015).</li>
<li>Hallquist, J. O. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHallquist%2C+JO+%22LS-DYNA+theory+manual%22">LS-DYNA theory manual</a>. Livermore Software Technology Corporation, CA, USA, , (2006).</li>
<li>Fay, S. D., et al. Capturing the spatial and temporal variations in impulse from shallow buried charges. 15th Int. Symp. on the Interaction of the Effects of Munitions with Structures (ISIEMS, Potsdam, Germany, , (2013).</li>
<li>Fay, S. D., et al. Measuring the spatial and temporal pressure variation from buried charges. 23rd Int. Symp. on the Military Aspects of Blast and Shock, Oxford, UK, , (2014).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Mit dem Protokoll über den Autoren dargelegt haben gezeigt, dass es möglich ist, High-Fidelity-Messungen der stark variierenden Belastung von einer Sprengladung zu erhalten, eine Reihe von Hopkinson Druckstangen verwendet wird. Mit Hilfe der Interpolation Routine skizzierte die diskreten Druck-Zeitverläufe können in einem kontinuierlichen Schockfront umgewandelt werden, die für die Ausgabe solcher Modelle direkt als Ladefunktion in der numerischen Modellierung oder als Validierungsdaten verwendbar ist. <p class="jov...

Charakterisieren die Ausgabe von Sprengladungen hat viele Vorteile, sowohl militärische (Verteidigung gegen Sprengkörper in aktuellen Konfliktzonen improvisierten vergrabene) und zivilen (Gestaltung Strukturkomponenten). In der letzten Zeit hat sich dieses Thema große Aufmerksamkeit erhalten. Ein Großteil des gesammelten Wissens wurde bei der Quantifizierung der Ausgabe von Ladungen zum Ziel, die Gestaltung wirksamer Schutzstrukturen zu ermöglichen. Das Hauptproblem dabei ist, dass, wenn die Messungen nicht von hoher Genauigkeit sind dann die Mechanismen der Lastübertragung in diesen explosiven Ereignisse unklar bleiben. Dies wiederum führt zu Problemen Validieren numerischen Modellen, die für die Validierung dieser Messungen verlassen. Der Begriff Nahfeld verwendet Blasten mit skalierten Entfernungen, Z, weniger als ca. 1 m / kg 1/3, wobei Z = R / W 1/3, R der Abstand vom Zentrum des Sprengstoffes zu beschreiben und W die Ladung Masse ausgedrücktals äquivalente Masse von TNT. In diesem Bereich wird die Beladung der Regel durch eine extrem hohe Größe gekennzeichnet, hoch räumlich und zeitlich ungleichmäßigen Belastungen. Robuste Instrumentierung ist daher die extremen Drücke erforderlich, um mit Nahfeld-Belastung zu bemessen. Bei skalierten Entfernungen Z &lt;0,4 m / kg 1/3, direkte Messungen der Strahlparameter sind entweder nicht vorhanden oder nur sehr wenige 1 und die semi-empirischen Prognosedaten für diesen Bereich wird auf Parameterstudien basiert fast ausschließlich. Dabei werden die semi-empirischen Vorhersagen über die angegebenen durch Kingery und Bulmash 2, die außerhalb des Autors beabsichtigten Umfang ist. Während auf diesen Prognosen basierten Tools 3,4 für exzellente erster Ordnung Schätzungen der Belastung erlauben sie erfassen nicht die Funktionsweise der Nahfeld-Veranstaltungen, die im Mittelpunkt der aktuellen Forschung sind. Nahfeld-Explosion Messungen haben in der letzten Zeit konzentrierte sich auf die Quantifizierung der Ausgut von vergrabene Ladungen. Die Methoden variieren , von der Beurteilung der zu einer strukturellen Ziel verursachte Verformung 5-7 8-13 globalen Impulsmessung zu lenken. Diese Methoden liefern wertvolle Informationen für die Validierung von Schutzsystemkonstruktionen sind aber nicht in der Lage die Funktionsweise der Lastübertragung zu untersuchen. Die Prüfung kann an beiden Laborwaagen (1/10 full scale), oder in der Nähe des Skalenendwerts (&gt; 1/4), mit pragmatischen Gründen wie Controlling Eingrabtiefe oder Gewährleistung keine inhärente Form der Stoßfront wird durch die erzeugte erfolgen Verwendung von Zündern und nicht bloßen Kosten 14. Mit vergrabenen Ladungen müssen die Bodenbedingungen sehr gesteuert werden , um die Wiederholbarkeit des Tests 15 zu gewährleisten. Unabhängig von der, ob die Ladung in der freien Luft platziert ist oder vergraben ist, ist die grundlegende Frage der resultierenden Explosion bei der Messung der Gültigkeit der Messungen durch die Instrumentierung deplo Gewährleistungyed. In der vorgesehenen Testvorrichtung 16 eine feste &#39;starren&#39; Zielplatte wird verwendet , um die Hopkinson Druckstäbe abzuschirmen 17 (HDU) , während gleichzeitig sichergestellt wird, dass die Enden der Balken nur die vollständig reflektiert Drücke aufzeichnen kann. Die Autoren haben bereits entschieden, dass eine Messung reflektierten Druck gezeigt aus einem starren Ziel genauer und wiederholbarer als einfällt, oder &quot;Freifeld&quot; Messungen 18-20. Die Geometrie dieser Platte ist , so daß jede Druckentlastungs erzeugt durch Löschen oder Umströmung der Zielkante 21 vernachlässigbar wäre. Diese neue Testvorrichtung wurde bei 1/4 Maßstab gebaut. Bei diesem Maßstab eine strenge Kontrolle über den Grabbedingungen und den Sprengstoff sichergestellt werden kann, mit dem vollen Umfang der Füllmenge von 5 kg bis 78 g verkleinert, bei einer Grabtiefe von 25 mm.

<table><tbody><tr><td>Wägezelle</td><td>RDP</td><td>RSL0960</td><td>Dies ist nur ein Anhaltspunkt, die genaue Wägezelle sollte in der Lage sein, die erforderliche Belastung aufzulösen</td></tr><tr><td>Zielplatte aus Stahl / HPBs</td><td>Garratts&nbsp;</td><td></td><td>Auf Bestellung gefertigt</td></tr><tr><td>Dehnungsmessstreifen</td><td>Kyowa</td><td>KSP-2-120-E4</td><td>Zur Verwendung mit Stahl-HPBs</td></tr><tr><td>Cyanacrylat</td><td>Kyowa</td><td>CC-33-A</td><td>Erkundigen Sie sich je nach dem zu verwendenden Material beim Hersteller</td></tr><tr><td>Digitales Oszilloskop</td><td>TiePie</td><td>HS4 16-Bit Handyscopes&nbsp;</td><td>6 werden parallel in der Stromprüfung verwendet</td></tr><tr><td>Leighton Buzzard Sand</td><td>Garside Sande</td><td>Garside 14/25</td><td>Einheitlicher Quarzsand&nbsp;</td></tr></tbody></table>

explosion quantifizierung mit hopkinson pressure bars

Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars

Nahfeld-Hochlastmessung stellt ein Problem für viele Sensortypen, da sie sehr aggressive Umgebungen ertragen müssen und in der Lage sein, Druck zu messen, bis zu vielen hundert Megapascal. In dieser Hinsicht hat die Einfachheit des Hopkinson Druck bar einen großen Vorteil, dass während der Messung Ende des Hopkinson Bar aushalten kann und zu harten Bedingungen ausgesetzt werden, kann der DMS-an der Stange montiert in einiger Entfernung angebracht werden. Dies ermöglicht Schutzgehäuse verwendet werden, welche die Dehnungsmesser schützen, aber nicht mit der Messwerterfassung stören. Die Verwendung einer Anordnung von Druckstangen ermöglicht es, die Druckzeitverläufe an diskreten bekannten Punkten gemessen werden. Dieser Artikel beschreibt auch die Interpolation Routine verwendet, um Druck-Zeitverläufe an un-instrumentierten Stellen auf der Ebene von Interesse abzuleiten. Derzeit ist die Technik wurde in der freien Luft und begraben seicht in verschiedenen Böden zu messen Laden von Sprengstoffen verwendet.

Ein effektiv starr braucht Reaktionsrahmen zur Verfügung gestellt werden. In der aktuellen insgesamt verliehenen Impuls von mehreren hundert Newton-Sekunden Prüfung muss mit minimaler Ablenkung widerstanden werden. Eine Abbildung des starren Reaktionsrahmen verwendet wird , in Abbildung 1 wiedergegeben. In jedem Rahmen ein 50 mm Stahl &quot;Akzeptor&quot; Platte in die Basis der Querträger gegossen wurde. Auch wenn es nicht ausdrücklich gefordert, ermöglicht dies eine ei...

Dieses Protokoll beschreibt die Verwendung von Hopkinson-Druckstäben zur Messung der reflektierten Explosionslast von Nahfeld-Explosionsereignissen. Es ist in der Lage, eine Druck-Zeit-Historie an jedem Punkt einer reflektierenden Grenze zu interpolieren und kann als solche verwendet werden, um die räumlichen und zeitlichen Variationen der erzeugten Belastung vollständig zu charakterisieren.

Explosion Quantifizierung Mit Hopkinson Pressure Bars

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 ...

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments besteht darin, die räumliche und zeitliche Druckverteilung in der extrem aggressiven Umgebung nahe einer Sprengladung präzise zu messen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich des Sprengschutzes zu beantworten, beispielsweise die genaue Form der übertragenen Belastung und wie Faktoren wie Sprengstofftyp und -form die übertragene Belastung beeinflussen. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie es uns ermöglicht, Drücke zu erfassen, die jenseits der Grenzen herkömmlicher Messverfahren liegen.Obwohl diese Methode Einblicke in Freiluftexplosionen ermöglichen kann, lässt sie sich auch auf andere Ereignisse anwenden, wie beispielsweise unterirdische oder unter Wasser gezündete Sprengladungen. Wir testeten die Grundidee dieser Methode zunächst mit einem einzelnen Hopkinson-Druckstab und erkannten bald, dass ein großes Array erforderlich ist, um die Daten genau zu erfassen. Zunächst berechnen Sie mit Hilfe einer Softwareanalyse, beispielsweise ConWep, die ungefähr maximale Impulsbelastung, die die Versuchsanordnung erzeugen wird.Bei unterirdischen Sprengladungen ist dieser Prozess weniger einfach, da er fortgeschrittenere numerische Verfahren erfordert, um die Wechselwirkung zwischen Boden, Sprengstoff und der Zielplatte zu modellieren. Angaben zur Herstellung des Prüfrahmens und der Kraftmessdosen werden jeweils im textbasierten Protokoll bereitgestellt. Wählen Sie die Position an den Hopkinson-Druckstäben, an der die Dehnungsmessstreifen angebracht werden sollen, möglichst nahe an der belasteten Fläche, um Dispersion zu minimieren.Bei diesem Aufbau führt die Dicke der Targetplatte und die erforderliche Beweglichkeit, um die Stäbe einzubauen, dazu, dass die Dehnungsmessstreifen 250 Millimeter von der belasteten Fläche entfernt installiert werden. Der berechnete Stabradius, der erforderlich ist, um das Ereignis aufzuzeichnen, beträgt in diesem Fall fünf Millimeter. Verwenden Sie die höchstmögliche räumliche Auflösung für die Stäbe, ohne dabei die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.In diesem Fall beträgt die Distanz 25 Millimeter. Weitere Einzelheiten sind im textbasierten Protokoll angegeben. Beginnen Sie damit, mithilfe von Cyanoacrylat den Halbleiter-Dehnungsmessstab an den Hopkinson-Druckstäben und anschließend an den Kraftaufnehmern zu befestigen.Befestigen Sie die Targetplatte bei Bedarf mithilfe der Kraftaufnehmer am starren Reaktionsgestell. Stellen Sie sicher, dass sämtliche Kabel gut geerdet sind, um die Signalqualität zu verbessern. Die Verkabelung muss außerdem lang genug sein, um eine Verbindung mit einem Oszilloskop außerhalb des Sprengbereichs herzustellen.Jedes abgeschirmte Kabel sollte ausreichend Signal übertragen können. Befestigen Sie nun die Hopkinson-Druckstäbe an der Halterung für die Stabmontage. Führen Sie das belastete Ende durch das entsprechende Loch in der Zielplatte und hängen Sie die Hopkinson-Druckstäbe frei an der Mutter auf, die an ihren distalen Enden verschraubt ist. Stellen Sie mithilfe einer Wasserwaage die Muttern so ein, dass die Stäbe vertikal ausgerichtet sind und ihre Flächen bündig mit der Zielplatte abschließen. Verwenden Sie nun die Methode des schrittweisen Anpassens, um den Trimmpotentiometer im Konditionierungskreis so einzustellen, dass die Spannung innerhalb der Grenzen des Oszilloskops bleibt. Nullen Sie die auf den einzelnen Kanälen angezeigte Unwuchtablesung, wie sie von den Verstärkerboxen gemeldet wird.Als Nächstes verbinden Sie den verstärkten Messdosen-Ausgang mit einem geeigneten digitalen Oszilloskop. Konfigurieren Sie das Oszilloskop für eine Abtastrate von 1,56 Megahertz, eine Aufzeichnungsdauer von 28,7 Millisekunden und stellen Sie die Pre-Trigger-Dauer auf 3,3 Millisekunden ein. Insgesamt sollten 22 Messdosen angeschlossen werden, davon 17 von Hopkinson-Druckstangen, vier von Kraftaufnehmern und eine Unterbrechungsdraht-Messdose.Notieren Sie die Spannung und Zeit von jedem Messgerät. Stellen Sie die Aufzeichnung so ein, dass sie ausgelöst wird, wenn die Spannung im Unterbrechungsdraht einen außerhalb des Fensters liegenden Wert überschreitet, beispielsweise plus oder minus 100 Millivolt. Bei einem Freiluft-Sprengversuch verwenden Sie einen dünnen Holzstreifen, um die Sprengladung in der korrekten Abstandshöhe – in diesem Fall 200 Millimeter – unter der Zielplatte aufzuhängen.Platzieren Sie die Sprengladung koaxial zur Messanordnung, um gültige Messwerte zu gewährleisten. Das entscheidende Element beim Test mit vergrabener Sprengladung liegt in der Vorbereitung des Bodenbetts und dem Einbruchprozess. Präzision ist erforderlich, um reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen.Danach wird der Schießstand geschlossen. Scharfschützen werden eingesetzt, um sicherzustellen, dass der Schießstand während des Schießens frei ist. Unmittelbar vor dem Zünden einer Freiluftladung wird der Sprengdraht mit dem Zünder verbunden und ein elektrischer Zünder zur Hälfte von der Basis aus in die Ladung eingeführt.Wechseln Sie nun zum Abschusspunkt und vergewissern Sie sich, dass die Messtechnik funktionsfähig ist. Schließen Sie dann die Zündleitung an die Stromversorgung an. Stellen Sie nun sicher, dass die Wachen bestätigen, dass der Abschuss ohne Gefahr durchgeführt werden kann.Danach die Sprengstoffe zünden. Nach der Detonation den Prüfbereich sichern und die Daten herunterladen und sichern. Während ein Protokoll erstellt wird, das die hier erforderlichen Schritte beschreibt, wird zusätzlich ein entwickeltes Matlab-Skript zur Verfügung gestellt, um die Datenverarbeitung mithilfe der exakten Methodik schnell durchführen zu können.Importieren Sie die Daten aus den Rohdatendateien in Matlab, indem Sie auf den Dateinamen doppelklicken und dann im Import-Assistenten auf „Fertig stellen“ klicken. Öffnen Sie anschließend das Interpolations-Matlab-Skript. Definieren Sie im Bereich „Meshing“ des Codes ein regelmäßiges Raster, über das die Interpolation durchgeführt wird, indem Sie das Mesh anpassen.Verwenden Sie dieselbe Auflösung in jeder zukünftigen numerischen Modellierung. Dieser entscheidende Schritt wandelt die diskreten Daten in eine 2D-Karte um. Das Skript verschiebt alle Druckspuren der Hopkinson-Druckstab-Messung zeitlich.Die Zeitverschiebung ist erforderlich, damit die Interpolationsroutine die Stoßfront zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgreich lokalisieren kann. Richten Sie nun die Daten jedes radialen Arrays so aus, dass alle maximalen Drücke synchronisiert sind. Berechnen Sie anschließend den Radius r und den Winkel β für einen bestimmten Punkt von Interesse im Raster.Wenden Sie die eindimensionale Interpolation auf die beiden Hopkinson-Druckstab-Anordnungen an, die dem Punkt von Interesse am aktuellen Radius am nächsten liegen. Zum Beispiel würden bei 45 Grad die X-, X- und Y-, Y-Anordnungen für die Interpolation verwendet werden. Interpolieren Sie nun die Linearität zwischen den beiden Drücken basierend auf dem Winkel.Beispielsweise bei 45 Grad werden 50 %X, X und 50 %Y, Y verwendet. Anschließend wird die Druck-Zeit-Kurve für jeden Ort basierend auf einer kubischen Interpolation der Stoßankunftszeit zeitlich verschoben. Letztendlich ergibt sich daraus eine vollständig interpolierte Druck-Zeit-Kurve. Ein effektiv starrer Reaktionsrahmen, der mehrere hundert Newton-Sekunden widerstehen kann, bei minimaler Verformung, wurde unter Verwendung einer 100 Millimeter starken Baustahl-Targetplatte konzipiert.Dieser Rahmen hielt Prüfungen von bis zu 500 Newton-Sekunden stand. Es wurde ein einzelner Test mit 17 Hopkinson-Druckstäben durchgeführt, die in einer zweidimensionalen Anordnung mit 3,25 Meter langen Stäben und einem Radius von fünf Millimetern angeordnet waren. Der Abstand wurde auf 25 Millimeter eingestellt.Für diesen Test wurde die Dehnungsmessstreife 0,25 Meter von der belasteten Fläche entfernt angebracht. Eine in gesättigtem Boden vergrabene Ladung wurde gezündet. Die Daten aus jedem der vier radialen Arrays mit einem zentralen Hopkinson-Druckstab, der allen Darstellungen gemeinsam ist, zeigen deutlich die Schockfront, wobei der Druck mit zunehmender radialer Entfernung langsam abnimmt.Die aufgezeichneten Druck-Zeit-Verläufe wurden anschließend über die 2D-Interpolationsroutine verarbeitet. Der interpolierte Druck auf der Targetplatte zeigt eine Verzögerung von 20 Millisekunden beim Eintreffen der Schockfront. Die Schockfront entspricht der Zeit, die die Druckwelle benötigt, um die Distanz zwischen der Ladung und der Targetplatte zurückzulegen.Die asymmetrische Natur der Belastung ist besonders deutlich bei 0,22 Millisekunden. 0,3 Millisekunden nach der Detonation war die Stoßfront entlang aller Achsen nahezu symmetrisch. Sobald die Apparatur in Betrieb genommen ist, können bis zu sechs Freiluftversuche pro Tag durchgeführt werden.Diese Zahl ist bei einem Test mit eingebetteten Sprengladungen aufgrund der zusätzlichen Komplexität der Bodenvorbereitung stark reduziert. Zum ersten Mal sind derart hochauflösende Messungen möglich geworden. Dadurch können wir nun die Unterschiede in der Belastungsform infolge von Variationen in der Versuchsgeometrie messen.Die entwickelte numerische Methode bietet eine äußerst leistungsfähige Möglichkeit, die Belastung zu visualisieren und diese Belastung anschließend direkt in numerischen Modellen anzuwenden, um so den ersten Schritt bei der Modellierung der Reaktion von Strukturen auf Sprengdetonationen darzustellen. Die aus dem aktuellen Versuch gewonnenen Daten haben einzigartige Validierungsdaten geliefert, um die nächste Generation numerischer Modelle zu verbessern, unser Verständnis des Problems zu vertiefen und unsere Fähigkeit zur Selbstverteidigung gegen Sprengdruckwellen zu erhöhen.

blast-quantification-using-hopkinson-pressure-bars

Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Eine neuartige impulsive Zelle Druckbeaufschlagung Experiment wurde unter Verwendung eines Kolsky bar-Gerät, um die molekularen / zellulären Mechanismen der Hochofen-induzierte traumatische Hirnverletzung zu untersuchen.

Impulsive Druckbeaufschlagung des neuronalen Zellen zur Traumatic Brain Injury Study

Die aktuelle Studie schreibt eine gekoppelte Experiment-Finite-Elemente-Simulationsmethodik, um den einachsigen dynamische mechanische Verhalten weicher Biomaterialien (Gehirn, Leber, Sehnen, Fett, etc.) zu erhalten. Die mehrachsigen Versuchsergebnisse, die entstanden, weil der Proben prall von Split-Hopkinson Pressure Bar Tests erhalten wurden, wurden einem einachsigen wahre Spannungs-Dehnungsverhalten wiedergegeben, wenn durch iterative Optimierung der Finite-Elemente-Analyse des...

A Gekoppelt Experiment-Finite-Elemente-Modeling-Methode zur Bewertung Hohe Strain Rate Mechanisches Verhalten von weicher Biomaterialien

Entwicklungstests von Sprengstoffen für militärische Anwendungen umfassen Formulierungen in kleinem Maßstab, Sicherheitstests und schließlich Detonationsleistungstests, um theoretische Berechnungen zu verifizieren. In diesem Artikel werden typische Entwicklungstests vorgestellt, die mit der Messung der Detonationsgeschwindigkeit und des Detonationsdrucks verbunden sind.

Forschung und Entwicklung von High-Performance Sprengstoffe

Wir veranschaulichen die Anwendung von H 1 (15 N, αγ) 12 C resonanten Kernreaktionsanalyse (NRA) , um quantitativ die Dichte der Wasserstoffatome an der Oberfläche, im Volumen und an einer Grenzflächenschicht aus festen Materialien zu bewerten. Die oberflächennahe Wasserstofftiefenprofilierung einer Pd (110) -Einkristall und von SiO 2 / Si (100) stapelt beschrieben.

Die Quantifizierung von Wasserstoffkonzentrationen in Oberflächen- und Grenzflächenschichten und Schüttgüter durch Tiefenprofilierung mit Kernreaktionsanalyse

Hier präsentieren wir Ihnen ein detailliertes Protokoll eines neuen Ansatzes für die Durchführung von erhöhter Temperatur umgekehrte normale Platte Auswirkungen und kombinierte Druck und Scherplatte Auswirkungen. Das Konzept beinhaltet die Verwendung einer Beckenendlage-End ohmsche Spule Heizung, eine Probe am Front-End-eine hitzebeständige Sabot auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen.

Durchführung von erhöhter Temperatur Normal und kombinierte Druck-Shear Platte folgen Experimente über eine Verschluss-End Sabot-Heizsystem

Dieser Artikel beschreibt eine neuartige Modell der primären Explosion traumatische Hirnverletzungen. Eine Druckluft angetriebene Schock Röhre dient zur in-vitro- Maus hippocampal Slice Kulturen zu einer einzigen Schockwelle aussetzen. Dies ist ein einfaches und schnelles Protokoll generiert eine reproduzierbare Gehirnverletzung Gewebe mit einem hohen Durchsatz.

Eine neuartige In-vitro- Modell von traumatischen Hirnverletzungen Blast

Hier präsentieren wir Die Atomkraftmikroskopie (AFM), die als Nano- und Mikroeindrüsenwerkzeug für Zellen und Gewebe betrieben wird. Das Gerät ermöglicht die gleichzeitige Erfassung der 3D-Oberflächentopographie der Probe und ihrer mechanischen Eigenschaften, einschließlich zellwandiger Young-Moduls sowie Turgordruck.

Einsatz der Atomkraftmikroskopie zur Messung mechanischer Eigenschaften und Turgordruck von Pflanzenzellen und Pflanzengeweben

Wir stellen hier ein Protokoll eines Blastwellenmodells für Nagetiere vor, um neurobiologische und pathophysiologische Wirkungen von leichten bis mittelschweren traumatischen Hirnverletzungen zu untersuchen. Wir haben ein gasbetriebenes Tisch-Setup etabliert, das mit Drucksensoren ausgestattet ist, die eine zuverlässige und reproduzierbare Erzeugung von blastinduzierten leichten bis mittelschweren traumatischen Hirnverletzungen ermöglichen.

Low-Intensity Blast Wave Model for Preclinical Assessment of Closed-Head Mild Traumatic Brain Injury bei Nagetieren

Hier werden Verfahren zur Erzeugung wiederholter Blast-Expositionen geringer Intensität mit Hilfe von Mäusen vorgestellt.

Modellierung einer hochrepetitiven Explosionsexposition auf niedrigem Niveau bei Mäusen

Dieses Protokoll beschreibt ein kundenspezifisches Überdruck-Luftsystem, das entwickelt wurde, um Verletzungen des geschlossenen Zentralnervensystems (ZNS) bei Mäusen zu induzieren, einschließlich Augen-, Gehirn- und Rückenmarkstraumata. Das Ziel dieses Protokolls ist es, Forschern einen Rahmen zu bieten, mit dem sie das System für ihre einzigartigen ZNS-Traumastudien einfach anpassen und erweitern können.

System für fokale, geschlossene Verletzungen des Zentralnervensystems

Lernen Sie die Quantifizierung von Explosionsdruckwellen mit Hopkinson-Druckstäben für die Schutztechnik. Diese Methode erfasst räumliche und zeitliche Druckverteilungen bei Sprengladungen mit hoher Auflösung.

Explosion Quantifizierung Mit Hopkinson Pressure Bars

Weitere Videos entdecken