폭발 정량화는 홉 킨슨 압력 막대를 사용하여
Summary
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.
Abstract
그들은 매우 공격적인 환경을 견딜과 메가 파스칼의 수백까지 압력을 측정 할 수 있어야로 근거리 폭발 하중 측정은 여러 센서 유형에 대한 문제를 제시한다. 이 점에서, 홉 킨슨 압력 바의 단순성은 홉 킨슨 바의 측정 끝이 견딜 수 및 가혹한 조건에 노출되는 동안, 스트레인 게이지가 약간의 거리에 부착 할 수있는 막대에 장착한다는 점에서 큰 장점이있다. 이 보호 틀은 스트레인 게이지를 보호하지만, 측정 수집을 방해하지 않은 이용 될 수있다. 압박 막대의 어레이의 사용은 공지 된 이산 지점에서 압력의 시간 이력을 측정 할 수있다. 이 문서는 또한 관심의 평면에 미 계측 위치에서 압력 – 시간 이력을 유도하는 데 사용되는 보간 루틴을 설명합니다. 현재이 기술은 자유 공기 내의 높은 폭발물의 로딩을 측정하기 위해 사용 된 다양한 토양에 얕게 매장.
Introduction
폭발물의 출력을 특성화하는 것은 두 (현재 분쟁 지역에서 폭발 장치를 즉석에서 매립형 방어) 군사 및 민간 (구조 구성 요소를 설계), 많은 혜택이 있습니다. 최근에이 주제에 상당한 관심을 받고있다. 수집 된 지식의 대부분은보다 효과적인 보호 구조의 설계를 가능하게 전하의 출력 정량 대상으로하고있다. 여기에 주요 문제는 만든 측정이 높은 충실도의하지 않은 경우 다음이 폭발 사건의 하중 전달의 메커니즘 불분명 남아 있습니다. 이것은 차례로 검증을위한 이러한 측정에 의존하는 수치 모델을 검증하는 문제로 이어집니다.
근접장 용어는 스케일링 거리, Z, 이하 1 ~ M / Z = R / W 1/3, R은 폭발성의 중심으로부터의 거리이다 1/3 kg 미만, W와 폭발을 설명하는 데 사용되는 전하 대량 발현TNT의 등가 질량있다. 이 정권에서로드는 일반적으로 높은 공간 및 시간적으로 비 균일 부하 매우 높은 크기, 특징입니다. 강력한 기기는 이에 근접장 로딩과 관련된 극도의 압력을 측정 할 필요가있다. 스케일 거리 Z에서 <0.4 m는 / 1/3 kg의 폭발 매개 변수를 직접 측정 존재 또는 거의 1이 범위에 대한 반 경험적 예측 데이터가 파라 메트릭 연구에 거의 전적으로 기반 중 하나입니다. 이것은 저자의 의도 된 범위를 벗어나 Kingery 및 Bulmash 2에 의해 주어진 반 경험적 예측을 사용하는 것입니다. 이러한 예측 3,4에 기반 도구가로드의 우수한 일차 추정을 허용하는 동안 그들은 완전히 현재의 연구의 초점이다 근접장 이벤트의 역학을 캡처하지 않습니다.
근거리 폭발 측정이 최근에이은 OUTP을 정량화에 초점을 맞춘매몰 비용에서 유타. 사용 된 방법은 글로벌 임펄스 측정 8-13을 직접 구조 대상 5-7로 인한 변형을 평가 다릅니다. 이러한 방법은 보호 시스템 설계의 검증을위한 유용한 정보를 제공 할 수 있지만 완전히 하중 전달의 메커니즘을 조사 할 수 없습니다. 시험은에 의해 생성되는 등의 매장 깊이를 제어하거나 충격 전면에는 고유의 모양을 보장하지 않습니다 같은 실제적인 이유와 함께, 또는 주변의 풀 스케일 (> 1/4)에 양쪽 실험실 저울 (1/10 풀 스케일)에서 할 수 있습니다 뇌관보다는 베어 요금 (14)의 사용. 매립 전하 토양 조건은 높은 테스트 (15)의 재현성을 보장하기 위해 제어 될 필요가있다.
전하가없는 공기에 배치 또는 매설 여부 독립적 얻어진 폭발 측정에서 가장 근본적인 문제는 계측 deplo 의한 측정의 유효성을 보장하는 것이다YED. 설계된 시험 장치 (16)에 고정 된 '강성'타겟 플레이트는 바의 단부에만 완전히 반영 압력을 기록 할 수 있음을 보장하는 동시에 하다니 홉 킨슨 압력 바 (17) (HPBs)를 보호하기 위해 사용된다. 단단한 목표는 '자유 필드'측정 18-20보다 정확하고 사건보다 반복, 또는이다에서 저자는 이전에 반사 된 압력의 측정을 보여 주었다. 이 판의 형상은 타겟 에지 (21) 주위에 삭제 또는 유동에 의해 생성 된 압력 릴리프 무시할 것이라고 예이다. 이 새로운 시험 장치는 1/4 규모로 건설되고있다. 매장 조건과 폭발물을 통해이 규모 엄격한 제어에서 25mm의 매장 깊이에서 78g으로 축소 5kg의 풀 스케일 충전 크기, 확보 할 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
저자 위에 설명 된 프로토콜을 사용하는 것이 홉 킨슨 압력 바의 배열을 사용하여 폭약에서 매우 다양한 로딩의 높은 정확도 측정치를 얻을 수 있음을 보여 주었다. 이산 감압 시간 이력을 보간 루틴을 사용하는 것이 가능 약술 수치 모델링 또는 모델의 출력을위한 검증 데이터로서로드 함수로서 직접 사용할 수있다 연속 충격 앞쪽으로 변형 될 수있다.
매립 된 전하를 사용?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors wish to thank the Defence Science and Technology Laboratory for funding the published work.
Materials
| 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 | N/A | 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
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