Kwantyfikacja strumienia za pomocą prętów ciśnieniowych Hopkinsona

Summary

Ten protokół szczegółowo opisuje użycie prętów ciśnieniowych Hopkinsona do pomiaru odbitego obciążenia wybuchem od zdarzeń wybuchowych w bliskim polu. Jest zdolny do interpolacji historii ciśnienia i czasu w dowolnym punkcie na granicy odbicia i jako taki może być wykorzystany do pełnego scharakteryzowania przestrzennych i czasowych zmian wytwarzanego obciążenia.

Abstract

Pomiar obciążenia wybuchem w bliskim polu stanowi problem dla wielu typów czujników, ponieważ muszą one wytrzymać bardzo agresywne środowisko i być w stanie mierzyć ciśnienie do wielu setek megapaskal. Pod tym względem prostota pręta ciśnieniowego Hopkinson ma główną zaletę polegającą na tym, że podczas gdy końcówka pomiarowa pręta Hopkinsona może wytrzymać i być narażona na trudne warunki, tensometr zamontowany na drążku można przymocować w pewnej odległości. Pozwala to na zastosowanie obudów ochronnych, które chronią tensometr, ale nie przeszkadzają w akwizycji pomiaru. Zastosowanie szeregu prętów dociskowych pozwala na pomiar przebiegów ciśnienia w czasie w dyskretnych znanych punktach. W tym artykule opisano również procedurę interpolacji używaną do wyprowadzania historii ciśnienia i czasu w nieoprzyrządowanych miejscach na płaszczyźnie zainteresowania. Obecnie technika ta jest stosowana do pomiaru ładunków z materiałów wybuchowych znajdujących się w wolnym powietrzu i płytko zakopanych w różnych glebach.

Introduction

Charakteryzowanie produkcji ładunków wybuchowych ma wiele zalet, zarówno wojskowych (obrona przed zakopanymi improwizowanymi urządzeniami wybuchowymi w obecnych strefach konfliktu), jak i cywilnych (projektowanie komponentów konstrukcyjnych). W ostatnim czasie temat ten cieszy się dużym zainteresowaniem. Znaczna część zgromadzonej wiedzy miała na celu ilościowe określenie wyników wsadów, aby umożliwić projektowanie bardziej skutecznych struktur ochronnych. Główny problem polega na tym, że jeśli wykonane pomiary nie są bardzo wierne, to mechanizmy przenoszenia obciążenia w tych wybuchowych zdarzeniach pozostają niejasne. To z kolei prowadzi do problemów z walidacją mod....

Protocol

1. Sztywna ramka reakcji

1. Określ wyskalowaną odległość, przy której odbędą się testy, korzystając z równania 1, gdzie R jest odległością od środka materiału wybuchowego, a W jest masą ładunku wyrażoną jako równoważna masa TNT.
   Z = R/W^1/3 (1)
2. Oblicz przybliżony maksymalny impuls, jaki ten układ wygeneruje za pomocą modelowania numerycznego (patrz Dodatek A) lub specjalnych narzędzi, takich jak ConWep³.
   Uwaga: Użycie ConWep³ jest ważne tylko w przypadku swobodnego nadmuchu powietrza, jeśli wymagane jest oszacowanie ciśnień generowanych przez zakopane ładunki, wymagane jest bardzie....

Results

Należy zapewnić skutecznie sztywną ramę reakcji. W obecnych testach całkowity impuls przekazywany o wartości kilkuset niutonosekund musi być oprzytrzymywany przy minimalnym odchyleniu. Ilustracja zastosowanego sztywnego układu reakcyjnego znajduje się na rysunku 1. W każdej ramie w podstawie belek poprzecznych odlano stalową płytę "akceptorową" o średnicy 50 mm. Chociaż nie jest to wyraźnie wymagane, pozwala to na łatwe zamocowanie ogniw obciążnikowych / płyty docelowej i.......

Discussion

Korzystając z opisanego powyżej protokołu, autorzy wykazali, że możliwe jest uzyskanie wysokiej dokładności pomiarów bardzo zmiennego obciążenia ładunkiem wybuchowym, przy użyciu szeregu prętów ciśnieniowych Hopkinsona. Korzystając z opisanej procedury interpolacji, dyskretne historie ciśnienia i czasu można przekształcić w ciągły front wstrząsu, który można wykorzystać bezpośrednio jako funkcję obciążenia w modelowaniu numerycznym lub jako dane walidacyjne dla wyników takich modeli.

W przypad.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ogniwo obciążnikowe	RDP	RSL0960	Jest to tylko wskazówka, dokładne ogniwo obciążnikowe powinno być w stanie rozwiązać wymagane obciążenie
Stalowa płyta docelowa / HPB	Garratts		Produkowane na zamówienie
Tensometr	Kyowa	KSP-2-120-E4	Do użytku ze stalą HPB
Cyjanoakrylan		Kyowa CC-33-A	Sprawdź u producenta w zależności od materiału, który ma być użyty
oscyloskop cyfrowy	TiePie	HS4 16-bitowy Handyscopes	6 używane równolegle w testach prądowych
Leighton Buzzard piasek	Garside Piaski Garside	14/25	Jednolity piasek kwarcowy