Explosion Quantification Utilisation des barres de pression Hopkinson

Caractériser la sortie de charges explosives a de nombreux avantages, à la fois militaire (défense contre enterré des engins explosifs improvisés dans les zones de conflit actuelles) et civile (conception de composants structurels). Ces derniers temps, ce sujet a reçu une attention considérable. Une grande partie des connaissances acquises a destiné à la quantification de la sortie de charges pour permettre la conception de structures de protection plus efficaces. Le principal problème ici est que si les mesures effectuées ne sont pas de la haute fidélité alors les mécanismes de transfert de charge dans ces événements explosifs restent floues. Cela conduit à des problèmes de validation des modèles numériques qui reposent sur ces mesures pour la validation.

Le terme de champ proche est utilisé pour décrire les explosions avec des distances mises à l' échelle, Z, inférieure à environ 1 m / kg ^1/3, dans laquelle Z = R / W ^1/3, R est la distance du centre de l'explosif et W est la charge exprimée en massecomme une masse équivalente de TNT. Dans ce régime, la charge est généralement caractérisée par une très forte magnitude, hautement spatiale et temporelle pour des charges non uniformes. instrumentation robuste est donc nécessaire de mesurer les pressions extrêmes associées à champ proche chargement. A des distances écaillé Z <0,4 m / kg ^1/3, des mesures directes des paramètres de souffle sont soit inexistantes ou très peu ¹ et les données prédictives semi-empiriques pour cette gamme est basée presque exclusivement sur ​​des études paramétriques. Cela implique d' utiliser les prédictions semi-empiriques données par Kingery et Bulmash ^2, qui est en dehors de la portée prévue de l'auteur. Alors que les outils basés sur ces prédictions ^3,4 permettent d' excellentes estimations de premier ordre de chargement , ils ne saisissent pas entièrement la mécanique d'événements en champ proche, qui font l'objet de la recherche actuelle.

Champ proche des mesures de souffle ont récemment mis l'accent sur la quantification de la output de charges enterrées. Les méthodes utilisées varient d'évaluer la déformation provoquée à une cible structurelle ^5-7 pour diriger la mesure de l' impulsion globale ^8-13. Ces méthodes fournissent des informations précieuses pour la validation de la conception des systèmes de protection, mais ne sont pas en mesure d'enquêter pleinement les mécanismes de transfert de charge. Le test peut être effectué à deux échelles de laboratoire (1/10 à pleine échelle), ou à proximité de la pleine échelle (> 1/4), avec des raisons pragmatiques telles que le contrôle profondeur d'enfouissement ou d'assurer aucune forme inhérente du front de choc est générée par le utilisation de détonateurs plutôt que charges nues ^14. Avec des charges enterrées les conditions du sol doivent être hautement contrôlé pour garantir la répétabilité des essais ^15.

Indépendamment du si la charge est placée à l'air libre ou est enterré, la question la plus fondamentale dans la mesure de l'explosion qui en résulte est d'assurer la validité des mesures effectuées par le deplo d'instrumentationyed. Dans l'appareil d'essai conçu ¹⁶ une plaque cible «rigide» fixe est utilisé pour protéger les barres de pression Hopkinson ¹⁷ (HPBS) , tandis que dans le même temps veiller à ce que les extrémités des barres ne peuvent enregistrer que les pressions pleinement réfléchies. Les auteurs ont déjà montré que la mesure de la pression réfléchie par une cible rigide mesures «champ libre» ^18-20 plus précis et reproductible de l' incident, ou. La géométrie de cette plaque est telle que tout allégement de la pression générée par la compensation ou l' écoulement autour du bord cible ²¹ serait négligeable. Ce nouvel appareil d'essai a été construit à l'échelle 1/4. A cette échelle, un contrôle serré sur les conditions d'inhumation et les explosifs peut être assurée, avec la taille de charge de la pleine échelle de 5 kg réduite afin de 78 g, à une profondeur de 25 mm d'enfouissement.