Name: Blast Quantificazione Utilizzando Hopkinson Pressure Bar (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 41 s
Description: Impara a quantificare le esplosioni con le barre di pressione Hopkinson per l'ingegneria della protezione dalle esplosioni. Questo metodo consente di registrare pressioni estreme oltre i limiti delle tecniche tradizionali.

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Gli autori desiderano ringraziare il Laboratorio di Scienza e Tecnologia della Difesa per aver finanziato il lavoro pubblicato.

<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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<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>
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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Utilizzando il protocollo descritto sopra gli autori hanno dimostrato che è possibile ottenere misurazioni alta fedeltà del carico altamente variabili da una carica esplosiva, utilizzando una matrice di barre di Hopkinson pressione. Utilizzando la routine di interpolazione delineato le storie pressione-tempo discreto può essere trasformato in un fronte d&#39;urto continuo che è utilizzabile direttamente come la funzione di caricamento nella modellazione numerica o come dati di validazione per la produzione di tali model...

Che caratterizza la produzione di cariche esplosive ha molti vantaggi, sia militari (difesa contro sepolta ordigni esplosivi nelle zone di conflitto in corso) e civili (la progettazione di componenti strutturali). In tempi recenti questo tema ha ricevuto una notevole attenzione. Molte delle conoscenze accumulate è finalizzato alla quantificazione dell&#39;uscita dagli oneri per permettere la progettazione di strutture di protezione più efficaci. Il problema principale è che se le misurazioni effettuate non sono di alta fedeltà, allora i meccanismi di trasferimento di carico in questi eventi esplosivi rimangono poco chiari. Questo a sua volta porta a problemi validare modelli numerici che si basano su queste misure per la convalida. Il termine campo vicino è utilizzato per descrivere blasti con distanze scalate, Z, meno di ~ 1 m / kg 1/3, dove Z = R / W 1/3, R è la distanza dal centro della esplosivo, e W è la carica di massa espressocome una massa equivalente di TNT. In questo regime il carico è tipicamente caratterizzata da altissima intensità, altamente spaziale e temporalmente carichi non uniformi. strumentazione robusta è quindi richiesta per misurare le pressioni estreme associate a near-field di carico. A distanze in scala Z &lt;0,4 m / kg 1/3, misure dirette dei parametri di esplosione sono o inesistenti o molto pochi 1 ei dati predittivi semi-empirici per questa gamma si basa quasi interamente su studi parametrici. Questo comporta l&#39;uso le previsioni semi-empirici fornite dal Kingery e Bulmash 2, che è al di fuori del campo di applicazione previsto dell&#39;autore. Mentre strumenti basati su queste previsioni 3,4 consentono ottime stime del primo ordine di carico non cogliere appieno la meccanica di eventi in campo vicino, che sono al centro della ricerca attuale. Misure in campo vicino esplosione hanno negli ultimi tempi concentrata sulla quantificazione del outpUT da oneri sepolti. Le metodologie impiegate variano da valutare la deformazione causata da un obiettivo strutturale 5-7 per dirigere la misurazione globale impulso 8-13. Questi metodi forniscono informazioni preziose per la validazione dei progetti di sistemi di protezione, ma non sono in grado di indagare pienamente i meccanismi di trasferimento del carico. Il test può essere fatto a entrambe le bilance da laboratorio (1/10 scala), o in prossimità di fondo scala (&gt; 1/4), con ragioni pratiche come il controllo profondità di seppellimento o garantendo l&#39;assenza di forma intrinseca del fronte d&#39;urto è generato dal utilizzo di detonatori, piuttosto che le spese nude 14. Con cariche sepolte le condizioni del terreno devono essere altamente controllato per garantire la ripetibilità del test 15. Indipendentemente dal fatto che la carica è posto in aria libera o è sepolto, la questione più fondamentale misurare l&#39;esplosione risultante è garantire la validità delle misure da parte del deplo strumentazioneYed. Nell&#39;apparecchiatura test inteso 16 una piastra &#39;rigida&#39; bersaglio fisso viene utilizzato per schermare le barre di Hopkinson 17 (HPbs), mentre allo stesso tempo assicurare che le estremità delle barre possono registrare solo le pressioni pienamente riflesse. Gli autori hanno precedentemente dimostrato che la misurazione della pressione riflessa da un bersaglio rigida è più preciso e ripetibile di incidente, o misurazioni &#39;campo libero&#39; 18-20. La geometria di questa piastra è tale che qualsiasi sovrappressione generata eliminando o flusso intorno al bordo di destinazione 21 sarebbe trascurabile. Questo nuovo dispositivo di prova è stato costruito in scala 1/4. A questa scala uno stretto controllo sulle condizioni di sepoltura e gli esplosivi può essere garantita, con la dimensione carica completa scala di 5 kg in scala fino a 78 g, ad una profondità di sepoltura di 25 mm.

<table><tbody><tr><td>Cella di carico</td><td>RDP</td><td>RSL0960</td><td>Questo è solo indicativo, la cella di carico esatta dovrebbe essere in grado di risolvere il carico richiesto</td></tr><tr><td>Piastra bersaglio in acciaio / HPBs</td><td>Garratts&nbsp;</td><td></td><td>Fabbricato su ordinazione</td></tr><tr><td>Estensimetro</td><td>Kyowa</td><td>KSP-2-120-E4</td><td>Da utilizzare con HPB in acciaio</td></tr><tr><td>Cianoacrilato</td><td>Kyowa</td><td>CC-33-A</td><td>Verificare con il produttore a seconda del materiale da utilizzare</td></tr><tr><td>Oscilloscopio digitale</td><td>TiePie</td><td>HS4 Handyscope a 16 bit&nbsp;</td><td>6 Utilizzato in parallelo nei test di corrente</td></tr><tr><td>Sabbia di Leighton Buzzard</td><td>Sabbie di Garside</td><td>Garside 14/25</td><td>Sabbia silicea uniforme&nbsp;</td></tr></tbody></table>

blast quantificazione utilizzando hopkinson pressure bar

Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars

Vicino-campo di misura del carico esplosione presenta un problema per molti tipi di sensori in quanto devono sopportare ambienti molto aggressivi ed essere in grado di misurare pressioni fino a molte centinaia di megapascal. A questo proposito la semplicità del manometro Hopkinson ha un grande vantaggio dal fatto che, mentre alla fine misura della barra Hopkinson può sopportare ed essere esposto a condizioni estreme, l&#39;estensimetro montato alla barra può essere apposta una certa distanza. Questo permette custodie protettive per essere utilizzati che proteggono l&#39;estensimetro ma non interferiscono con l&#39;acquisizione della misura. L&#39;uso di una matrice di barre di pressione permette storie pressione-tempo in punti noti discreti da misurare. Questo articolo descrive anche la routine di interpolazione utilizzata per ricavare storie pressione ora in altre città non-strumentale sul piano di interesse. Attualmente la tecnica è stata utilizzata per misurare il caricamento da esplosivi ad alto potenziale in aria libera e sepolto superficialmente in vari terreni.

Una cornice reazione efficace rigida deve essere fornita. Nell&#39;attuale testare un impulso impartito totale di diverse centinaia di Newton-secondi deve essere resistito con minima deformazione. Un esempio di telaio reazione rigida usato La Figura 1. In ogni frame una piastra 50 mm Materiale &#39;accettore&#39; è stata getto nella base delle traverse. Anche se non esplicitamente richiesto, questo permette una facile fissaggio del / piastra segnale celle di carico e for...

Questo protocollo descrive in dettaglio l'uso delle barre di pressione Hopkinson per misurare il carico di esplosione riflessa da eventi esplosivi in campo vicino. È in grado di interpolare una storia pressione-tempo in qualsiasi punto su un confine riflettente e come tale può essere utilizzato per caratterizzare completamente le variazioni spaziali e temporali del carico prodotto.

Blast Quantificazione Utilizzando Hopkinson Pressure Bar

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 ...

L'obiettivo generale di questo esperimento è misurare con precisione la distribuzione spaziale e temporale della pressione nell'ambiente estremamente aggressivo generato in prossimità di una carica esplosiva. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo dell'ingegneria della protezione dagli esplosivi, come la forma esatta del carico trasmesso e l'influenza di fattori quali il tipo e la forma dell'esplosivo sul carico trasmesso. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente di registrare pressioni che superano i limiti dei tradizionali approcci di misurazione.Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulle esplosioni in aria libera, può essere applicato anche ad altri eventi, come cariche interrate o sottomarine. Abbiamo inizialmente testato l'idea di questo metodo utilizzando una singola barra di pressione di Hopkinson, rendendoci presto conto che è necessaria una grande matrice per acquisire accuratamente i dati. Per iniziare, calcolare l'impulso massimo approssimativo che la configurazione del telaio di prova genererà, utilizzando un'analisi software, come ad esempio ConWep.Per le cariche interrate, questo processo è meno immediat

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Pressurizzazione impulsivo delle cellule neuronali per lo studio traumatica lesione cerebrale

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A Accoppiato Experiment-finite Element Modeling metodologia per la valutazione alta Strain Rate risposta meccanica di soft Biomateriali

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Impara a quantificare le esplosioni con le barre di pressione Hopkinson per l'ingegneria della protezione dalle esplosioni. Questo metodo consente di registrare pressioni estreme oltre i limiti delle tecniche tradizionali.

Blast Quantificazione Utilizzando Hopkinson Pressure Bar

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