Abstract
近接場ブラスト負荷測定、彼らは非常に過酷な環境に耐え、メガパスカルの数百までの圧力を測定することができなければならないとして、多くのセンサタイプに問題を提示します。この点でホプキンソン圧力バーの単純さはホプキンソンバーの測定端が耐えることができ、過酷な条件にさらされるが、バーに取り付けられたひずみゲージは、ある距離離れて固定することができるという点で大きな利点を有しています。これは、ひずみゲージを保護するが、測定データの集録と干渉しない保護筐体を利用することができます。圧力バーの配列の使用は、離散的な既知の点における圧力 - 時間履歴を測定することができます。また、この資料では、関心のある平面上の未計測の場所で圧力 - 時間履歴を導出するために使用される補間ルーチンについて説明します。現在の技術は、自由空気中の高性能爆薬から荷重を測定するために使用されており、様々な土壌に浅く埋め。
Introduction
爆薬の出力を特徴付けることは、両方の（現在の紛争地域で爆発装置を即興埋め込み防御）軍と民間（構造部品を設計する）、多くの利点があります。最近では、このトピックでは、かなりの注目を集めています。集められた知識の多くは、より効果的な保護構造物の設計を可能にするための電荷からの出力の定量化を目的としています。ここでの主な問題は、行われた測定は、高忠実度でない場合、これらの爆発的事象における荷重伝達のメカニズムは不明なままであることです。これにより、検証のためにこれらの測定値に依存して数値モデルの検証の問題につながります。
近接場用語はスケールされた距離に芽を記述するために使用され、Zは 、以下~1 mは/ Z = R / W 1/3 1/3、kgでより、Rは、爆薬の中心からの距離であり、W料金は大量に発現されますTNTの等価質量として。このレジームでは負荷は、典型的には、非常に空間的及び時間的に不均一な負荷、非常に高い大きさによって特徴付けられます。堅牢な計装は、したがって、ニアフィールド・ロードに関連した極端な圧力を測定するために必要とされます。 Zは <0.4メートルは/ 1/3 kgのスケーリングされた距離で、爆風パラメーターの直接測定は、存在しないか、1に非常に少数のいずれかであり、この範囲のための半経験的予測データは、パラメトリック研究にほぼ完全に基づいています。これは、著者の意図された範囲の外にあるキンガリーとBulmash 2、によって与えられた半経験的予測を使用することを含みます。これらの予測3,4に基づいて、ツールがロードの優れた一次推定を可能にする一方で、彼らは完全に現在の研究の焦点である近接場イベントの力学をキャプチャしません。
近接場ブラスト測定は、最近では、OUTPを定量化に焦点を当てています埋葬料からユタ。採用の方法論は、グローバルインパルス測定8-13を指示する構造的なターゲット5-7に生じる変形を評価するごとに異なります。これらのメソッドは、保護システム設計の検証のための貴重な情報を提供するが、完全に荷重伝達のメカニズムを調査することができません。試験は、によって生成されるように埋没深さを制御したり、衝撃波面のは固有の形状を確保していないとして、実用的な理由で、または近くにフルスケール（> 1/4）への両方の実験室スケール（1/10フルスケール）で行うことができます起爆装置ではなく、裸の 電荷14を使用します。埋め込 み電荷を有する土壌条件は、高度テスト15の再現性を保証するために制御する必要があります。
料金は無料空気中に置かれているか、埋め込まれているかどうかに関係なく、結果として爆発を測定する際の最も基本的な問題は、計装deploによって行われた測定の妥当性を確保することですYED。設計された試験装置16に固定された「剛性」ターゲットプレートは、バーの端部のみを完全に反映圧力を記録することができることを確保すると同時に、一方ホプキンソン圧力棒17（HPBS）を保護するために使用されます。著者らは、以前に18から20を剛性の目標からの反射圧の測定が入射よりも正確かつ反復可能であることを示す、または'自由'フィールド測定しています。このプレートの形状は、対象エッジ21の周囲にクリアまたは流れによって生成された圧力リリーフは無視できるであろうようなものです。この新たな試験装置は1/4スケールで構築されています。このスケールでは埋葬条件や爆発物を厳格にコントロールが25ミリメートルの埋没深さで、78グラムに縮小さ5キロのフルスケール充電サイズで、確保することができます。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.リジッドリアクションフレーム
- テストはRは爆発の中心からの距離であり、Wは質量TNTの等価質量として表さ電荷である式（1）を、使用して行われるでスケールされた距離を決定します。
Z = R / W 1/3（1） - この構成は数値モデリングを経て生成されますおおよその最大インパルス（付録Aを参照）、またはそのようなConWep 3などの特定のツールを計算します。
注：埋葬料から発生する圧力の推定は、より高度な数値モデリングが必要とされている必要がある場合はConWep 3の使用は、フリーエアブラストに対してのみ有効です。 - モデリングから推定負荷を確認し、ターゲット板で0.5mm以下の面内変位を生成しません。
- モデリングの不正確さを考慮して10倍に計算された負荷を増やし、将来のTESのための柔軟性を追加しますティン。
- 16を計算した最大荷重に耐えることができるように剛性の反応フレームを設計します。エンジニアリング部門では、家の中でこれらの計算を行います。そうでない場合は、構造エンジニアのサービスを求めています。
- 剛性の反応フレームを調達、構造エンジニアの設計にフレームを製作してインストールする専門業者と契約。
- ターゲットプレートを調達、専門鋼加工業者と契約。
（使用する場合）プレートがロードセル上に搭載する必要があることと（セクション3で設計された）HPBS用の穴は、マウントする前に板を介して掘削する必要があることに注意してください。
テストフレームの図1の回路図。（A）全体の構成、（B）ターゲットプレートの平面図、（C）ターゲットプレートの拡大図。 T彼らはターゲット板の表面と同一平面に座るように彼ホプキンソン圧力バーはバーアセンブリ受信機から吊り下げられています。これは、ターゲットプレートに作用する完全に反映圧力を記録することができます。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
2.ロードセルデザイン
- （使用する場合）ロードセルを調達や製造。これらは、 図に示すように、ホイートストンブリッジの形成に貼付歪みゲージで取り付けプレートに溶接肉厚軟鋼管のセクションを使用して、既製のユニバーサル（圧縮/引張）歪みゲージキャニスターモデルであるか、社内で建てしますか2。
- ロードセルは、社内で製造されている場合は、キャリブレーション用の外部請負業者に送信します。
社内の > 図2.図は、ロードセルを作製した。（A）側面図、（B）端面図。濃い灰色のシリンダ荷重下株厚肉鋼管です。この株は全く回転はローディング中に経験されていないように、単一のひずみゲージを使用して記録されています。歪みが加えられた応力に戻って関連させることができるロードセルのキャリブレーションから。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
3.ホプキンソンプレッシャーバーのデザイン
- 記録の持続時間を決定し、
、爆風からフルロードの取得に必要な。必要な最小期間は、初期圧力スパイクの後、ゼロに戻り圧力のための数値モデル（セクション1.2）にかかる時間です。ここでは、1.2ミリ秒を使用します。 - デシHPBSのための選択の材料にデ。これは、弾性波速度に影響します、
で与えられるバー
どこ
ヤング率であり、そして
密度があります。高圧衝撃を測定するために、鋼のような硬い材料を使用します。ここで、弱い衝撃が期待されているかのように、このようなマグネシウム合金、あるいはナイロン等の少ない硬い素材を使用しています。 - ひずみゲージは、分散を最小化するためにHPBのロードされた顔にできるだけ近い、配置されることをHPB上の位置を選択します。現在のセットアップでは、標的プレートの厚さと場所のバーに合わせて必要な操作性は、ゲージのみロードされ、顔250ミリインストールすることができることを意味します。
- HPを計算Bの長さは、使用して必要な
ここで、 
ひずみゲージにHPBのロードされた面からの距離であり、 
（3.25メートル）。 - 使用してイベントをキャプチャするのに十分な帯域幅を有する必要HPB半径を決定します。
kHzの、 
ミリメートル22,23（5ミリメートル）でHPBの半径です。 - プレートを横切る圧力の分布をキャプチャするために必要な空間分解能を決定します。ターゲットプレートの構造的完全性を維持しながら、これは一般的に可能な限り近いです。現在の仕事では、25ミリメートルを使用します。
- HPBSをマウントするターゲットプレートのドリル穴（これは、製造プロセスの一部であることができます）。密着がwitho必要ですプレートと接触しているHPBSをユタ。ここでは、十字形状（ 図1b）で掘削された17穴と0.5ミリメートルの許容範囲を使用しています。
- バーアセンブリの受信機（ 図3A）中の懸濁液を可能にするために、ネジ付き遠位端を持って確認して、HPBS（17）を調達。
、爆風からフルロードの取得に必要な。必要な最小期間は、初期圧力スパイクの後、ゼロに戻り圧力のための数値モデル（セクション1.2）にかかる時間です。ここでは、1.2ミリ秒を使用します。 
で与えられるバー
どこ
ヤング率であり、そして
密度があります。高圧衝撃を測定するために、鋼のような硬い材料を使用します。ここで、弱い衝撃が期待されているかのように、このようなマグネシウム合金、あるいはナイロン等の少ない硬い素材を使用しています。 
ここで、 
ひずみゲージにHPBのロードされた面からの距離であり、 
（3.25メートル）。 
kHzの、 
ミリメートル22,23（5ミリメートル）でHPBの半径です。 4.実験のセットアップとデータ収集
注：反応フレームと、プレートを標的、ロードセルとHPBSを設計し、製作、組立体は、図1に示すように始まり、プロトコルセクション1で設計することができます。
- すべてのケーブルを介して地球の継続性を確保するように注意して、シアノアクリレートを使用してHPBS（ 図3B）とロードセルに半導体ひずみゲージを取り付けます。 HPBSために使用されるホイートストンブリッジの例を図3Cに示されています。
- ベリファイすべてのアースケーブルは、地球の連続性を保証するために取り付けられています。ウェル接地試験装置を改善します特に信号品質。
- 配線は、オシロスコープが爆発空き領域（シールド配線は十分な信号帯域幅を有するものを使用する必要があります）に配置可能であることを確認してくださいするのに十分な長さであることを確認してください。
- 存在する場合（ 図1C）、オプションのロードセルを使用し、剛性の反応フレームにターゲットプレートを取り付けます。
- ターゲットプレートに正しい穴からロードされた端部を通過するバーアセンブリ受信機からのハングのHBP、。 HPBのねじ先端にねじ止めナットから自由にHPBSがハングします。
- バーが精神レベル（それに応じて受信機の調整）を使用して垂直であることを確認してください。
- HPBSの顔を確認応じてナットを調整し、ターゲットプレートとのレベルです。
- 試験中のオシロスコープの制限内の電圧を維持するためにコンディショニング回路（ 図3C）に可変抵抗器にトリムを設定します。チャンネルごとにバランスのアウトを設定することを目指して試行錯誤を通じてこれを行いますゼロにアンプボックスにデジタル読み出しに見られるように。
- 適切なデジタルオシロスコープに増幅されたゲージの出力を接続します。 3.3ミリ秒のプリ・トリガ期間と期間（28.7ミリ秒）を記録、サンプリング周波数（1.56 MHz）を持つように設定します。
- （それ自体はオシロスコープに配線されている）ブレークワイヤチャネルの電圧は「アウト・ウィンドウ」を超過したときにトリガーされる記録を設定します。接続されている各ゲージ（合計で22、17 HPBS、4ロードセルとブレークワイヤ）との時間を録音する電圧。
ターゲットプレートに嵌入HPBの図3（A）図、（B）ゲージ位置でHPBの断面、（C）例えばホイートストンブリッジ回路。二つのひずみゲージは、そのようにホイートストンブリッジで使用され、ホプキンソン棒の曲げcとされていますアウトancelled。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
5.爆発の準備
- 炸薬量を決定し、スタンドオフのテストで使用される（75ミリメートルで、100グラムのPE4）。
- 料金は無料で、空気中または別の媒体（土壌、水など ）内で爆発するかどうかを決定します。 1スクワットシリンダー24,25：フリーエアーの場合は埋葬料と標準が3であるのに対し、球状充電形状が正常に利用されているテストします。
- フリーエア試験のために：
- 正しいスタンドオフ（75ミリメートル）でターゲット板下の電荷を一時停止します。薄い木材片またはポリエチレンのシートに電荷を配置することによって、これを達成します。
- 有効な読みを確保するために、測定アレイと同軸に電荷を置きます。
- フリーエアテストでは起爆装置が中に半分に配置されるとともに、電気雷管を使用するためにベースからの充電。焼成およびときに、範囲はすでに安全に行われている前の最後の瞬間にこれを行います。
- 埋葬のテストの場合：
- メディアに適した容器を製造します。土壌については、現在のテストは1/4スケールのコンテナ23を使用しています。
- 利用される土壌の種類や地盤条件により決定します。参考文献を参照して、水分含有量と土壌の乾燥密度詳細については、15。
- テストで使用するように埋没深さを決定します。現在のテストは¼規模で行われているので、これはこれは25ミリメートルの埋没深さを意味し、通常のフルスケール試験で100ミリメートルです。
- 目標含水量を達成するために適切なサイズの構造ミキサーを用いて完全に土壌に混合します。砂のために必要な混合時間は10分です。
- 少量を除去することにより、混合物の水分含有量を確認し、総質量を計算するためにそれを量ります、
。ドライ除去された汚れや、水の質量を計算するために再計量
。地盤の水分含量は、重量含水量に関して指定されています
。 - 水分含量が継続許容範囲内であれば、そうでない土壌をリミックス。 ±0.05から0.1パーセントの許容誤差は、現在の仕事に達成されています。
- 少量を除去することにより、混合物の水分含有量を確認し、総質量を計算するためにそれを量ります、
- 空の土壌の容器を計量し、土壌の密度の計算に一度フル（ステップ5.4.7）を有効にする体積を計算します。
- 容器に入った土壌の質量が既知であることを確認して、目標濃度を保証するのに十分に薄い層で土壌をコンパクト。レイトンノスリサンド15については、これは2層で行われます。
- 容器がいっぱいになると、土の密度が内（±0.2％）許容範囲にあることを確認します。レイトンBuzzardの砂を持つすべてのテストで目標乾燥密度は1.6でしたmg / m3で。使用して、乾燥密度を計算します
ρdは乾燥密度であり、Mは、容器に加え、土壌の全質量であり、Vは、土壌、容器の容積であり、wは 、水分含有量です。 - 電荷が正しい埋没深さ（25ミリメートル）で上面に配置することができるように≈50ミリメートルに小さな穴を掘削。
- 充電ベースに非電気雷管を置き、土を交換された後、容器の上面が中断されない保証するために、容器の側面に適したチャネルを発掘。
- 埋没深さをチェックすること正しい、出土穴に充電と起爆装置を配置します。戻る出土材料で穴を埋めます。
。ドライ除去された汚れや、水の質量を計算するために再計量
。地盤の水分含量は、重量含水量に関して指定されています
。 
ρdは乾燥密度であり、Mは、容器に加え、土壌の全質量であり、Vは、土壌、容器の容積であり、wは 、水分含有量です。 6.発射シーケンス
注：プロトコル部5との重複少量のが原因でNATにありテストのURE。発射シーケンスは、リスクを最小化することを目指すべきであり、唯一の適切な訓練を受けたスタッフによって行われるべきです。
- フリーエア試験のために：
- 正しいスタンドオフ（75ミリメートル）でターゲット板下の充電サポートを配置します。
- 範囲を閉じます。範囲は焼成中に明確であることを確認するために歩哨を展開します。
- 計装への支援同軸上の電荷を配置します。起爆装置にブレークワイヤーを取り付け、充電に起爆装置を配置します。
- 埋葬のテストの場合：
- 電荷がHPBアレイに同軸に配置されるように、土壌の容器を置きます。
- 範囲を閉じます。範囲は焼成中に明確であることを確認するために歩哨を展開します。
- それは（これは埋もれ料金の爆発のより再現時間を与える）は、電荷の周囲に巻かれている確保し、ブレーク線を接続します。
- 発射地点に移動し、インスツルメンテーションが実行されていることを確認します。
- ブレーク線に電力を供給します。歩哨に確認してください焼成を続行しても安全です。
- 爆発物を開始します。テストエリアは安全を確認します。
- ダウンロードして、データをバックアップします。
- 再オープンテスト範囲。
1D HPB配列7.数値補間
- MATLABに生データファイルからデータをインポートします。
- 各バーのピーク圧力は式（2）（ 図4B）を使用して中央のバーのピーク圧と同時に到着するように、半径方向の全てのデータをタイムシフト。
（2） - 図4Bから任意の半径方向距離での圧力を補間します。
- （到着時間をプロット
）ピーク圧力を整列させ、データ（ 図4C）を介して、三次方程式を適合させるために使用。 - 到着時間に合わせて補間データを時間は、シフト、属ティン連続衝撃波面（ 図4D）。
- テストデータの各個別のセットに対して繰り返します。
（2） 
）ピーク圧力を整列させ、データ（ 図4C）を介して、三次方程式を適合させるために使用。 
図1D HPBアレイ4.補間シーケンス （A）オリジナルデータ、（B）タイムシフトデータを、（C）フロント到着時間ショック、及び（D）最終的な補間圧力時間データ16。圧力時間履歴の離散的性質が明らかに存在5ゲージ位置の各々でのピーク圧力との間に連続さないで（A）に見られます。 （B）のようにピーク圧力によって整列させた場合、任意の半径方向距離での圧力の補間（同じ到着時間を想定）が可能です。衝撃波面の到達時間がSHのように計算することができ、ピーク圧力を整列させるために必要な時間シフトを記録し（C）で自身。これは、任意の半径距離のために計算される到着時刻と圧力時間履歴は、（B）からの圧力を補間することが可能となり、時間（C）に見られるように、最終的な補間された圧力を与える（D）から。 大きい方を表示するには、こちらをクリックしてください。この図のバージョン。
2D HPBアレイ8.数値補間
注意：MATLABで補間を実行するために使用されるコードは、このセクションで言及される例結果ファイルと共に提供されています。
- MATLABに生データファイルからデータをインポートします。 test_data.matファイル上の例の試験データ、ダブルクリックについては、[インポートウィザードで[完了]をクリックします。
- interpolation2d.m Matlabのスクリプトを開きます。
- 補間は意志の上に規則的な格子を定義しますメッシュを変更することで実行します。これは、将来の数値モデリング26,27でメッシュと同じ解像度であることを確認してください。これは、コードの '％メッシュの詳細」セクションで設定されています。
- interpolation2d.m Matlabのスクリプトを実行します。 （注）次の手順では、コードで実装されており、分かりやすくするためにここに記載されています。
- により、すべてのHPB圧力トレースをタイムシフト （式2）。元のデータはのために示されています
図5BにおいてMM、同じデータを用いて、図5Cにタイムシフト。
注：タイムシフトは、補間ルーチンが正常に任意の時点で衝撃波面を検索できるようにするために必要とされます。これは本質的にすべての最大圧力は揃えるように、各放射状配列のデータを整列させることを含みます。 - 半径を計算し、
、およびAngル、 
図5（a）に示すように、グリッド上の目的の所与の点、のために。 - 現在の半径のための目的の点に最も近い2 HPBアレイに1D補間を適用します （ために
補間が使用するであろう
そして
配列）。 - 基づく2の圧力との間で直線補間
（再び用重み付けは50％となりますとの50％ 12eq30.jpg "/>配列算出した圧力）。 - 負荷を与えるために、グリッド間隔（面積）により補間された圧力を掛けることにより、瞬時の負荷を計算します。
- 瞬間的な衝動を得るために、サンプリングの時間ステップによって負荷を掛けます。
- すべての場所と時間（合計インパルスを与えるために、瞬時インパルスを合計する）に対して繰り返します。
- ショック到着時間（ 図5D）のキュービック補間に基づいて、各場所のための圧力の時間履歴をタイムシフト。
- により、すべてのHPB圧力トレースをタイムシフト
図5BにおいてMM、同じデータを用いて、図5Cにタイムシフト。 
、およびAngル、 
図5（a）に示すように、グリッド上の目的の所与の点、のために。 
補間が使用するであろう
（再び用
2D HPBアレイの図5.補間シーケンス。（A）サイン規則使用、（B）は、元のデータ
MM、（C）タイムシフトデータ412 / 53412eq36.jpg "/>ミリメートル、それぞれ半径方向16（D）到着時間。任意の点での圧力時間履歴は、両方の半径方向の距離に依存しており、バーの2次元配列の場合は、注目点が配置されている象限BLASTは完全に対称であった場合（C）に示すように、その後（B）内の圧力は、垂直線を形成する。（B）において、衝撃波面であることが分かるでの50mmの位置に到達します
第一の軸。
この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
有効剛性反応フレームを提供する必要があります。現在のテストでは数百ニュートン秒の合計付与インパルスは、最小限の偏向に抵抗する必要があります。使用される硬質反応フレームの図示は、図1に示されている。各フレームが50ミリ鋼「アクセプター」プレートは、クロスビームのベースに鋳造されています。明示的に要求されない一方で、これはロードセル/ターゲットプレートを簡単に固定することが可能とコンクリート梁の顔に付加的な保護を与えます。現在実施し、最も近いスケールの距離は0.15メートルとなっている/ 1/3 kgです。
現在のフレームが500 nsまでテストされ、 図1（a）に示すに示すように列に またがる750ミリメートル、深、500ミリメートル幅の広いビームで500ミリメートルの正方形の列がありますされています。設計における重要な要素は、軽度の100ミリメートルの厚さであるターゲット板であり、ゴマは、これは（LS-DYNA 28ルーチンload_blast 4を使用して）75ミリメートルのスタンドオフで100グラムの球状フリーエアブラストに抵抗するときに0.3ミリメートルを変形させると推定されました。フレームの構造は現場機器や型枠を提供専門コンクリート業者により実施しました。設計段階で適用される要因は非常に多くのテストの性質及び任意の更なる安全性の要因は、構造エンジニアが適用されるかどうかによって異なります。 10の安全係数は、現在の作業に使用しました。
使用する機器の指示が適切な場合には、メインプロトコルのセクションで説明されています。代表的な結果を提供するために、 図1Bに示すように、2次元アレイで構成17 HPBS有する単一の試験を行いました。現在の仕事で利用さバーは、図3（a）に示すように 、ロードされた面から0.25メートルを添付されているひずみゲージとの長い5ミリメートルの半径3.25メートルであり、。 図1Bに示すように、ターゲット内HPBSの間隔は25mmであるように選択されました。
飽和レイトンノスリ砂15で28ミリメートルに埋葬1スクワットシリンダー：行った試験は、78グラムPE4 3を使用しました。砂は1.99 mg / m3で、および24.77％の水分含有量の嵩密度を有していました。完成した土壌の表面との間のスタンドオフとターゲットプレートは140ミリメートルでした。
試験が行われた後、個々の圧力 - 時間履歴データから、任意の高周波ノイズを除去する平均平滑化アルゴリズムを動かす単純な5ポイントを介して実行されました。データを照合する際、それが認められたという点で、75と100ミリメートルバー
アレイは、データを適切に記録されていませんでした。これは、誤った読みを与えるHPBからひずみゲージデボンディングの接着剤に思われました。 FOを補償しますRこれは75と100ミリメートルからのデータバーは代わりに使用しました。 4ラジアルアレイの各々からのデータは、中央（0 mm）のHPBが全てのプロットに共通であると、 図6にプロットされています。飽和土壌中では非常に明確な衝撃波面は、半径方向距離でゆっくりと減衰する圧力で、見られています。
次いで、目的のゾーンで、2Dの補間ルーチンを実行した記録された圧力 - 時間履歴は200×200mm角（-100〜100ミリメートル）のように設定されています。このゾーンは、正確にターゲットプレート全体に衝撃波面の伝播を捕捉するために十分な罰金と見なされた5ミリメートルグリッドに細分しました。選択された時間でのターゲットプレートに作用する補間圧力のプロットは、図7に示されている。衝撃波面の到着で≈20ミリ秒の遅延がトンをカバーする衝撃波にかかる時間です彼は電荷およびターゲットプレートとの間の距離。記録されたデータ（ 図6）に示す荷重の非対称性がではっきりと見ることができ、 軸。これは、特に明確です
ミリ秒。
図6は、2D HPB・アレイを備えた単一のテストのための圧力-時間履歴を記録した。（A） 
（B） （C） 
（D） 
。この図は、各バーの場所のための処理されたトレースを示しています。黒い中央のバー・トレースは、衝撃波面の到着を示すために、すべてのプロットに共通です。各バーのピークストレスゾーンの間にほとんど重複があるとして、衝撃波面の非連続的な性質は再びはっきりと見えます。 25ミリメートルの下側の圧力バーでは、 図7にプロットとして衝撃波面の形状に面白い効果を持っている。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
図7は、 指定した時刻16での圧力分布プロットを補間。衝撃波面の馬蹄形は=トンで0.22から0.23プロットを見ることができます。これは、目によって引き起こされます25ミリメートルで見られる圧力の電子ディップバーでは、 図6に示す。0.3秒では爆発後に衝撃波面がすべての軸に沿ってほぼ対称である。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
著者らは上記で概説プロトコルを使用することは、ホプキンソン圧力棒のアレイを使用して、炸薬の高度変化する負荷の高忠実度の測定値を取得することが可能であることを示しています。補間ルーチンを使用すると、離散圧力 - 時間履歴を数値モデルで、またはこのようなモデルの出力のための検証データとしてローディング機能として直接使用可能である連続衝撃波面に変換することができ概説しました。
埋め込み電荷を使用する場合、プロトコル部5に概説土壌容器を製造するために使用される方法は、目標濃度に達するように設けられており、十分な圧縮エネルギーを確保するためにチェックしなければなりません。目標濃度は、その後に達していない場合は、リフト高さは、圧縮の効率を高めるために減少されるべきです。以前の研究から、均一な土壌タイプが良く傾斜土壌15を用いて実施した試験よりも再現性試験データを提供することが理解されました15に概説されるように、完全な飽和時の土壌を用いた試験も、わずかに異なる方法論を用いて調製されます。
爆薬を持つすべてのテストのためには、ニアフィールド試験で起爆装置の位置が信号ノイズを含まない繰り返し可能なテストを生成するために重要であることを16,29,30以前の研究で示されています。起爆アセンブリから任意のフラグメントが先に本震のフロントのHPBSに当たらないように、この点で起爆装置は、常に充電（ターゲットプレートから最も遠い）の底部に配置する必要があります。
すべての試みは、試験が可能な限りロバストであることを確認するために行われる一方で、データの損失が依然として発生しません。これは、寒さ（現在の装置は、非加熱の建物に設定されている）で、特定の問題になることがHPBSから歪みゲージ部分的に脱結合に通常です。設定する際に細心の注意も払わなければなりませんこれは爆発時間の録画を可能にするだけでなく、データの記録をトリガ信号を提供するだけでなく、として線を破ります。セットアップ中にこの信号またはエラーの損失は、テストからすべてのデータが失われる可能性があります。データ管理に関しては、テストからのデータはすぐにテストが完了すると、データが失われない保証するために、USBドライブに記録コンピュータから複製されます。
電流試験におけるロードセルは、剛性、反応プレートにターゲットプレートを取り付け、（HPBSのみ限定された領域を覆うように）ターゲットプレートに付与合計インパルスを測定するために使用されます。のみローカライズローディング（およびグローバルないデータ）の定量化が必要とされる場合、ターゲットプレートは、剛性、反応フレームに直接取り付けることができます。
HPB圧力 - 時間履歴は、補間ルーチンは、上の任意の点のための圧力 - 時間履歴を評価するために必要とされるターゲットプレート上の既知の点にのみ適用されるとターゲットプレートは、したがって総記録インパルスを算出します。
単一のラジアルアレイはテストで使用された場合、補間は、ターゲットプレート上の同一半径における任意の極性の回転に負荷の指標であることがポイントHPB負荷を想定して依然として可能です。タイムシフトはまた、不連続なデータ（ 図4A）を横切って補間するために必要とされます。
2D HPBアレイを使用することの主な利点は、圧力時間履歴に非対称性を捕捉する能力です。これは、より複雑な補間ルーチンを必要とします。主にこの理論は、放射状配列の任意の数に適用することができます。現在の研究では、これは4つのアレイ（これらに限定されています 、 、 、ftp_upload / 53412 / 53412eq38.jpg "/>）0から100ミリメートルの中心HPBは、すべての（ 図5A）に共通していると。17 HPBSの合計各テストで使用されてきました。
ここで紹介する形で補間ルーチンは、各圧力 - 時間履歴のための衝撃波面の到来に対応する単一の明確に定義された圧力スパイクがあることを前提としています。すべてのバーのため、これは良好な仮定であることが、図6に見ることができます。特定の試験条件ではしかし、この仮定は有効でない可能性がありますので、圧力の最も代表的な補間を可能にするために、圧力 - 時間履歴を揃えるする最善の方法で与えられるべきであると思いました。
修正は簡単に遠く離れたターゲットプレートからの電荷を移動することにより、現在のプロトコルで異なるスケーリングされた距離（Z）に対応するために行うことができます。スケールされた距離がLOADIことを確認するために、0.15の下にダウンしている場合しかし、注意しなければなりませんngがHPBSの顔を損傷することはありません。爆薬および爆薬型の形状は、実験設計を検証するために行われた初期モデルをチェックしなければならないことを警告して、変更されてもよいです。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| 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 |
References
- Esparza, E. Blast measurements and equivalency for spherical charges at small scaled distances. Int. J. Impact Eng. 4 (1), 23-40 (1986).
- 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).
- Hyde, D. W. Conventional weapons program (ConWep). , U.S Army Waterways Experimental Station. Vicksburg, MS, USA. (1991).
- 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).
- Neuberger, A., Peles, S., Rittel, D. Scaling the response of circular plates subjected to large and close-range spherical explosions. Part II: Buried charges. Int. J. Impact Eng. 34 (5), 874-882 (2007).
- Xu, S., et al. An inverse approach for pressure load identification. Int. J. Impact Eng. 37 (7), 865-877 (2010).
- Pickering, E. G., Chung Kim Yuen, S., Nurick, G. N., Haw, P. The response of quadrangular plates to buried charges. Int. J. Impact Eng. 49, 103-114 (2012).
- 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).
- 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).
- Fourney, W. L., Leiste, U., Bonenberger, R., Goodings, D. J. Mechanism of loading on plates due to explosive detonation. Int. J. on Blasting and Fragmentation. 9 (4), 205-217 (2005).
- Anderson, C. E., Behner, T., Weiss, C. E. Mine blast loading experiments. Int. J. Impact Eng. 38 (8-9), 697-706 (2011).
- Fox, D. M., et al. The response of small scale rigid targets to shallow buried explosive detonations. Int. J. Impact Eng. 38 (11), 882-891 (2011).
- Ehrgott, J. Q., Rhett, R. G., Akers, S. A., Rickman, D. D. Design and fabrication of an impulse measurement device to quantify the blast environment from a near-surface detonation in soil. Experimental Techniques. 35 (3), 51-62 (2011).
- 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).
- Clarke, S. D., et al. Repeatability of buried charge testing. 23rd Int. Symp. on the Military Aspects of Blast and Shock, Oxford, UK, , (2014).
- Clarke, S. D., et al. A large scale experimental approach to the measurement of spatially and temporally localised loading from the detonation of shallow-buried explosives. Meas Sci Technol. 26, 015001 (2015).
- Hopkinson, B. A Method of Measuring the Pressure Produced in the Detonation of High Explosives or by the Impact of Bullets. Philos. Trans. R. Soc. (London) A. 213, 437-456 (1914).
- 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).
- Rigby, S. E., Tyas, A., Bennett, T., Clarke, S. D., Fay, S. D. The negative phase of the blast load. Int. J. of Protective Structures. 5 (1), 1-20 (2014).
- Rigby, S. E., Fay, S. D., Tyas, A., Warren, J. A., Clarke, S. D. Angle of incidence effects on far-field positive and negative phase blast parameters. Int. J. of Protective Structures. 6 (1), 23-42 (2015).
- Tyas, A., Warren, J., Bennett, T., Fay, S. Prediction of clearing effects in far-field blast loading of finite targets. Shock Waves. 21 (2), 111-119 (2011).
- Tyas, A., Watson, A. J. A study of the effect of spatial variation of load in the pressure bar. Meas Sci Technol. 11 (11), 1539-1551 (2000).
- Tyas, A., Watson, A. J. An investigation of frequency domain dispersion correction of pressure bar signals. Int. J. Impact Eng. 25 (1), 87-101 (2001).
- NATO Standardisation Agency. Procedures for evaluating the protection level of logistic and light armoured vehicles. Allied Engineering Publication (AEP) 55. 2, 2, (2011).
- Elgy, I. D., et al. UK ministry of defence technical authority instructions for testing the protection level of vehicles against buried blast mines. , Defence Science and Technology Laboratory. UK. (2014).
- 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).
- 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).
- Hallquist, J. O. LS-DYNA theory manual. Livermore Software Technology Corporation, CA, USA, , (2006).
- 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).
- 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).
