The authors wish to thank the Defence Science and Technology Laboratory for funding the published work.

<ol>
	<li>Esparza, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blast+measurements+and+equivalency+for+spherical+charges+at+small+scaled+distances.">Blast measurements and equivalency for spherical charges at small scaled distances.</a> Int. J. Impact Eng. 4 (1), 23-40 (1986).</li><li>Kingery, C. N., Bulmash, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ARBRL-TR-02555.">ARBRL-TR-02555.</a> Airblast parameters from TNT spherical air burst and hemispherical surface burst. , (1984).</li><li>Hyde, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Conventional weapons program (ConWep). , (1991).</li><li>Randers-Pehrson, G., Bannister, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ARL-TR-1310.">ARL-TR-1310.</a> Airblast loading model for DYNA2D and DYNA3D. , (1997).</li><li>Neuberger, A., Peles, S., Rittel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+the+response+of+circular+plates+subjected+to+large+and+close-range+spherical+explosions.+Part+II:+Buried+charges.">Scaling the response of circular plates subjected to large and close-range spherical explosions. Part II: Buried charges.</a> Int. J. Impact Eng. 34 (5), 874-882 (2007).</li><li>Xu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+inverse+approach+for+pressure+load+identification.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+response+of+quadrangular+plates+to+buried+charges.">The response of quadrangular plates to buried charges.</a> Int. J. Impact Eng. 49, 103-114 (2012).</li><li>Bergeron, D. M., Trembley, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Canadian+research+to+characterize+mine+blast+output.">Canadian research to characterize mine blast output.</a> , (2000).</li><li>Hlady, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+soil+parameters+on+landmine+blast.">Effect of soil parameters on landmine blast.</a> , (2004).</li><li>Fourney, W. L., Leiste, U., Bonenberger, R., Goodings, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+loading+on+plates+due+to+explosive+detonation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mine+blast+loading+experiments.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+response+of+small+scale+rigid+targets+to+shallow+buried+explosive+detonations.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+fabrication+of+an+impulse+measurement+device+to+quantify+the+blast+environment+from+a+near-surface+detonation+in+soil.">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><li>Pope, D. J., Tyas, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+hydrocode+modelling+techniques+to+predict+loading+parameters+from+free+air+hemispherical+explosive+charges.">Use of hydrocode modelling techniques to predict loading parameters from free air hemispherical explosive charges.</a> , (2002).</li><li>Clarke, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeatability+of+buried+charge+testing.">Repeatability of buried charge testing.</a> , (2014).</li><li>Clarke, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+large+scale+experimental+approach+to+the+measurement+of+spatially+and+temporally+localised+loading+from+the+detonation+of+shallow-buried+explosives.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Method+of+Measuring+the+Pressure+Produced+in+the+Detonation+of+High+Explosives+or+by+the+Impact+of+Bullets.">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><li>Rigby, S. E., Tyas, A., Fay, S. D., Clarke, S. D., Warren, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+of+semi-empirical+blast+pressure+predictions+for+far+field+explosions+-+is+there+inherent+variability+in+blast+wave+parameters?.">Validation of semi-empirical blast pressure predictions for far field explosions - is there inherent variability in blast wave parameters?.</a> , (2014).</li><li>Rigby, S. E., Tyas, A., Bennett, T., Clarke, S. D., Fay, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+negative+phase+of+the+blast+load.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angle+of+incidence+effects+on+far-field+positive+and+negative+phase+blast+parameters.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+clearing+effects+in+far-field+blast+loading+of+finite+targets.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+the+effect+of+spatial+variation+of+load+in+the+pressure+bar.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+frequency+domain+dispersion+correction+of+pressure+bar+signals.">An investigation of frequency domain dispersion correction of pressure bar signals.</a> Int. J. Impact Eng. 25 (1), 87-101 (2001).</li><li>NATO Standardisation Agency. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Procedures+for+evaluating+the+protection+level+of+logistic+and+light+armoured+vehicles.">Procedures for evaluating the protection level of logistic and light armoured vehicles.</a> Allied Engineering Publication (AEP) 55. 2, (2011).</li><li>Elgy, I. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> UK ministry of defence technical authority instructions for testing the protection level of vehicles against buried blast mines. , (2014).</li><li>Clarke, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finite+element+simulation+of+plates+under+non-uniform+blast+loads+using+a+point-load+method:+Buried+explosives.">Finite element simulation of plates under non-uniform blast loads using a point-load method: Buried explosives.</a> , (2015).</li><li>Rigby, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finite+element+simulation+of+plates+under+non-uniform+blast+loads+using+a+point-load+method:+Blast+wave+clearing.">Finite element simulation of plates under non-uniform blast loads using a point-load method: Blast wave clearing.</a> , (2015).</li><li>Hallquist, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> LS-DYNA theory manual. , (2006).</li><li>Fay, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capturing+the+spatial+and+temporal+variations+in+impulse+from+shallow+buried+charges.">Capturing the spatial and temporal variations in impulse from shallow buried charges.</a> , (2013).</li><li>Fay, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+spatial+and+temporal+pressure+variation+from+buried+charges.">Measuring the spatial and temporal pressure variation from buried charges.</a> , (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

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 modelli. Quando si utilizza oneri sepolti la metodologia utilizzata per la preparazione dei contenitori del suolo di cui al punto 5 del protocollo deve essere controllata per garantire l&#39;energia di compattazione sia sufficiente per raggiungere la densità di destinazione. Se la densità obiettivo non viene raggiunto quindi l&#39;altezza di sollevamento deve essere ridotta per aumentare l&#39;efficacia della compattazione. Da ricerche precedenti si è visto che i tipi di terreno uniformi forniscono dati di prova più ripetibili dei test condotti con terreni ben graduate-15 </sup&gt;. Prove con terreni a piena saturazione sono anche preparati con una metodologia leggermente diversa come indicato nel precedente lavoro degli autori 15. Per tutti i test con cariche esplosive è stato dimostrato in studi precedenti 16,29,30 che la posizione del detonatore in prove di campo vicino è fondamentale per la produzione di test ripetibili, che sono privi di rumore del segnale. A questo proposito il detonatore deve sempre essere posizionato nella parte inferiore della carica (più lontana dalla piastra segnale) in modo che eventuali frammenti del gruppo detonante non colpire i HPbs vista del fronte d&#39;urto principale. Mentre ogni tentativo di garantire il test è più robusto possibile, perdita di dati non ancora verificarsi. Questo è di solito a causa di estensimetri parzialmente de-bonding dalle HPbs che può essere un problema particolare nella stagione fredda (l&#39;apparato corrente è impostato in un edificio non riscaldato). Grande attenzione deve essere presa durante l&#39;impostazione delrottura conduttore che non solo consente la registrazione del tempo di detonazione, ma fornisce anche il segnale che attiva la registrazione di dati. Una perdita di questo segnale o un errore nella configurazione può causare tutti i dati da un test per essere perso. Per quanto riguarda la gestione dei dati, i dati dei test vengono immediatamente duplicati dal computer di registrazione di un disco USB per garantire nessun dato viene perso una volta che il test è completo. Nel test della corrente delle celle di carico attribuiscono la piastra di mira alla piastra di reazione rigida e sono utilizzati per misurare l&#39;impulso totale impartita alla piastra di destinazione (come le HPbs coprono solo una zona limitata). Se è richiesta la quantificazione del solo carico localizzata (e dati non globali) allora la piastra segnale può essere montato direttamente sul telaio reazione rigida. Con le storie di pressione in tempo HPB è applicabile solo ai punti noti sulla piastra segnale una routine di interpolazione è tenuto a valutare la storia pressione-tempo per ogni punto<html> la piastra di mira, e quindi calcolare l&#39;impulso totale registrato. Se solo una singola matrice radiale è stato utilizzato nel test, interpolazione è ancora possibile assumendo i carichi punto HPB essere indicativa del carico ad ogni rotazione polare allo stesso raggio sulla piastra segnale. Spostamento di tempo è necessario anche per interpolare attraverso i dati discontinui (figura 4A). Il principale vantaggio di utilizzare un array 2D HPB è la capacità di catturare asimmetria nelle storie pressione-tempo. Ciò richiede una routine di interpolazione più complessa. In linea di principio questa teoria può essere applicata a qualsiasi numero di matrici radiali. Nella ricerca attuale questo è stato limitato a quattro array ( <img alt="equazione 29" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq29.jpg" /> , <img alt="equazione 37" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq37.jpg" /> , <img alt="equazione 30" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq30.jpg" /> ,ftp_upload / 53412 / 53412eq38.jpg &quot;/&gt;) da 0 a 100 mm con centrale HPB essendo comune a tutti (Figura 5A). Un totale di 17 HPbs sono stati utilizzati in ciascuna prova. La routine di interpolazione nella forma indicata qui assume che per ogni storia pressione-tempo vi è un singolo picco di pressione ben definito che corrisponde con l&#39;arrivo del fronte d&#39;urto. Si può vedere in figura 6 che per tutte le barre questa è una buona assunzione. In determinate condizioni di prova ma questa ipotesi non sono valide e così si dovrebbe riflettere sul modo migliore per allineare le storie della pressione in tempo per consentire l&#39;interpolazione più rappresentativo della pressione. Le modifiche possono essere facilmente realizzati per soddisfare diverse distanze in scala (Z) nel protocollo corrente spostando la carica più lontano dalla piastra segnale. Cautele tuttavia deve essere preso se la distanza scalata viene portato basso 0,15 per verificare che loading non danneggia la superficie delle HPbs. La forma di tipo esplosivo ed esplosiva può anche essere modificata, con l&#39;avvertenza che la modellazione iniziale svolto per convalidare il disegno sperimentale dovrà essere controllato.

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 border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Load Cell</td>
			<td style="width:71px;">RDP</td>
			<td style="width:119px;">RSL0960</td>
			<td style="width:167px;">This is only indicative, the exact load cell should be able to resolve the required loading</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Steel target plate / HPBs</td>
			<td style="width:71px;">Garratts&#160;</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Fabricated to order</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Strain gauge</td>
			<td style="width:71px;">Kyowa</td>
			<td>KSP-2-120-E4</td>
			<td>To use with steel HPBs</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cyanoacrylate</td>
			<td style="width:71px;">Kyowa</td>
			<td>CC-33-A</td>
			<td>Check with manufacturer depending on mar material to be used</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Digital Oscilloscope</td>
			<td style="width:71px;">TiePie</td>
			<td>HS4 16-bit Handyscopes&#160;</td>
			<td>6 used in parallel in current testing</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Leighton Buzzard sand</td>
			<td style="width:71px;">Garside sands</td>
			<td style="width:119px;">Garside 14/25</td>
			<td>Uniform silica sand&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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 fornisce un&#39;ulteriore protezione al volto della trave in cemento. La distanza scalata vicini attualmente condotto è 0,15 m / kg 1/3. Il frame corrente è stato testato fino a 500 N, e ha 500 mm colonne quadrate con 750 mm di profondità, larghezza 500 mm fascio attraversa le colonne come mostrato in mostrato nella Figura 1A. L&#39;elemento critico nella progettazione è la piastra segnale che è di spessore 100 mm s lieviteel, questo è stato stimato per deformare 0,3 millimetri quando resistenza a 100 g sferica getto d&#39;aria libera a 75 millimetri stand-off (utilizzando il LS-DYNA 28 routine di load_blast 4). La costruzione dei telai è stata effettuata da un imprenditore cemento specialista che ha fornito attrezzature sito e cassaforma. I fattori applicate nella fase di progettazione molto dipendono dalla natura del test e se ulteriori fattori di sicurezza saranno applicate dal tecnico strutturale. Un fattore di sicurezza 10 è stato utilizzato nei lavori in corso. Indicazioni di attrezzature utilizzate sono state date nelle sezioni principali del protocollo, se del caso. Per fornire risultati rappresentativi stato condotto un test singolo con 17 HPbs configurati in una matrice 2D come mostrato nella Figura 1B. Nel lavoro attuale i barre utilizzati sono 3,25 m di lunghezza con un raggio di 5 mm, con l&#39;estensimetro essendo collegati 0,25 m dal piano caricata come mostrato nella Figura 3A. La spaziatura dei HPbs nel target è stato scelto per essere di 25 mm, come mostrato nella Figura 1B. Il test condotto ha utilizzato un 78 g PE4 3: 1 cilindro tozzo sepolto a 28 mm in saturo Leighton Buzzard sabbia 15. La sabbia aveva una densità apparente di 1,99 mg / m 3 e contenuto di umidità del 24.77%. La situazione di stallo tra la superficie del terreno finito e la piastra bersaglio era di 140 mm. Una volta che il test era stato condotto le storie individuali di pressione in tempo sono stati eseguiti attraverso un semplice 5 punti in movimento algoritmo media smoothing per rimuovere qualsiasi rumore ad alta frequenza dai dati. È stato osservato della raccolta di dati che le barre 75 e 100 mm nel <img alt="equazione 32" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq32.jpg" /> array non aveva registrato correttamente i dati. Ciò era probabilmente dovuto alla colla del strain gauge de-bonding dalla HPB dare false letture. Per compensare for questo i dati dalle 75 e 100 mm <img alt="equazione 30" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq30.jpg" /> bar sono stati utilizzati invece. I dati da ciascuna delle 4 matrici radiali sono riportati in figura 6, con la centrale (0 mm) HPB essendo comune a tutti i grafici. Nel terreno saturo una chiara fronte d&#39;urto è visto, con la pressione in decomposizione lentamente con la distanza radiale. Le storie della pressione in tempo registrati sono stati poi corrono attraverso l&#39;interpolazione di routine 2D, con la zona di interesse essere impostato come un quadrato mm 200 × 200 (da -100 a 100 mm). Questa zona è stato suddiviso in una griglia a 5 mm, che è stato ritenuto abbastanza bene per catturare la propagazione fronte d&#39;urto attraverso la piastra bersaglio con precisione. Lotto di pressione interpolato agente sulla piastra segnale a volte selezionati sono mostrati in Figura 7. Il ritardo msec ≈ 20 nella arrivo del fronte d&#39;urto è il tempo impiegato per l&#39;onda d&#39;urto a coprire tegli distanza tra la carica e la piastra segnale. La natura asimmetrica del carico mostrato nei dati registrati (Figura 6) può essere visto chiaramente nel e <img alt="equazione 32" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq32.jpg" /> assi. Questo è particolarmente evidente in <img alt="equazione 34" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq34.jpg" /> msec. <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53412/53412fig6.jpg" /> Figura 6. Registrato storie pressione in tempo per un singolo test con una matrice 2D HPB. (A) <img alt="equazione 29" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq29.jpg" /> (B) <img alt="equazione 30" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq30.jpg" /> (C) <img alt="equazione 37" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq37.jpg" /> (D) <img alt="equazione 38" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq38.jpg" /> .Questa figura mostra la traccia elaborata per ogni posizione bar. La centrale nera traccia bar è comune a tutti i grafici per indicare l&#39;arrivo del fronte d&#39;urto. La natura non continua del fronte d&#39;urto è nuovo chiaramente visibile come c&#39;è poca sovrapposizione tra la zona di picco dello stress per ogni barra. La pressione inferiore a 25 mm <img alt="equazione 38" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq38.jpg" /> bar ha un effetto interessante sulla forma del fronte d&#39;urto come tracciata in figura 7. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53412/53412fig6large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/53412/53412fig7.jpg" /> Figura 7. interpolata trame distribuzione della pressione in determinati orari 16. La forma a ferro di cavallo del fronte d&#39;urto può essere visto in t = 0.22-0.23 trame. Questo è causato da the tuffo in pressione visto in 25 mm <img alt="equazione 38" src="/files/ftp_upload/53412/53412eq38.jpg" /> bar mostrato nella Figura 6. Con 0,3 secondi dopo la detonazione il fronte d&#39;urto è quasi simmetrica lungo tutti gli assi. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53412/53412fig7large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

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Blast Quantification Using Hopkinson Pressure Bars

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.

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 ...

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8.9K Views.  University of Sheffield. 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.

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Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

Sintesi e microdiffrazione a pressioni e temperature estreme

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

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How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a stable and continuous operation of the plasma is possible and the plasma torch can be used for many different applications. On one hand, the hot (3,600 K gas temperature) plasma can be used for chemical processes and on the other hand the cold afterglow (temperatures down to almost RT) can be applied for surface processes. For example chemical syntheses are interesting volume processes. Here the microwave plasma torch can be used for the decomposition of waste gases which are harmful and contribute to the global warming but are needed as etching gases in growing industry sectors like the semiconductor branch. Another application is the dissociation of CO2. Surplus electrical energy from renewable energy sources can be used to dissociate CO2 to CO and O2. The CO can be further processed to gaseous or liquid higher hydrocarbons thereby providing chemical storage of the energy, synthetic fuels or platform chemicals for the chemical industry. Applications of the afterglow of the plasma torch are the treatment of surfaces to increase the adhesion of lacquer, glue or paint, and the sterilization or decontamination of different kind of surfaces. The movie will explain how to ignite the plasma solely by microwave power without any additional igniters, e.g., electric sparks. The microwave plasma torch is based on a combination of two resonators &#8212; a coaxial one which provides the ignition of the plasma and a cylindrical one which guarantees a continuous and stable operation of the plasma after ignition. The plasma can be operated in a long microwave transparent tube for volume processes or shaped by orifices for surface treatment purposes.

This movie shows how an atmospheric plasma torch can be ignited by microwaves with no additional igniters and provides a stable and continuous plasma operation suitable for plenty of applications.

Come Ignite una Pressione atmosferica Microonde torcia al plasma senza alcuna accenditori supplementari

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various characteristic length scales can result in pressure fluctuations over a wide frequency range. This property of turbulence requires sensing devices to have sufficient sensitivity over a wide range of frequencies. Furthermore, the small characteristic length scales of turbulent structures require small sensing areas and the ability to place the sensors in very close proximity to each other. The complex geometries of the solid bodies, often including large surface curvatures or discontinuities, require the probe to have the ability to be set up in very limited spaces. The development of a remote microphone probe, which is inexpensive, consistent, and repeatable, is described in the present communication. It allows for the measurement of pressure fluctuations with high spatial resolution and dynamic response over a wide range of frequencies. The probe is small enough to be placed within the interior of typical wind tunnel models. The remote microphone probe includes a small, rigid, and hollow tube that penetrates the model surface to form the sensing area. This tube is connected to a standard microphone, at some distance away from the surface, using a "T" junction. An experimental method is introduced to determine the dynamic response of the remote microphone probe. In addition, an analytical method for determining the dynamic response is described. The analytical method can be applied in the design stage to determine the dimensions and properties of the RMP components.

Here, we present a protocol to measure, with high spatial resolution, the unsteady surface pressure in turbulent flows. This method demonstrates the construction of a remote microphone probe (RMP) and the determination of its frequency-dependent, complex transfer function. An analytical determination of the dynamic response is presented and validated.

La misurazione della pressione instabile superficie utilizzando una sonda microfono remoto

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

An Atmospheric Pressure Plasma Setup to Investigate the Reactive Species Formation

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. The reactions of cold plasma with the surrounding atmosphere yield a variety of reactive species, which can define its effectiveness. While efficient development of cold plasma therapy requires kinetic models, model benchmarking needs empirical data. Experimental studies of the source of reactive species detected in aqueous solutions exposed to plasma are still scarce. Biomedical plasma is often operated with He or Ar feed gas, and a specific interest lies in investigation of the reactive species generated by plasma with various gas admixtures (O2, N2, air, H2O vapor, etc.) Such investigations are very complex due to difficulties in controlling the ambient atmosphere in contact with the plasma effluent. In this work, we addressed common issues of &#39;high&#39; voltage kHz frequency driven plasma jet experimental studies. A reactor was developed allowing the exclusion of ambient atmosphere from the plasma-liquid system. The system thus comprised the feed gas with admixtures and the components of the liquid sample. This controlled atmosphere allowed the investigation of the source of the reactive oxygen species induced in aqueous solutions by He-water vapor plasma. The use of isotopically labelled water allowed distinguishing between the species originating in the gas phase and those formed in the liquid. The plasma equipment was contained inside a Faraday cage to eliminate possible influence of any external field. The setup is versatile and can aid in further understanding the cold plasma-liquid interactions chemistry.

An experimental setup was created for the helium-operated kHz frequency plasma jet. The setup includes a cage for the plasma power supply and jet and an in-house built reactor to monitor plasma-induced reactive species without the interference of the ambient atmosphere.

Una configurazione plasma a pressione atmosferica per Indagare sulla formazione reattiva Specie

Non-thermal atmospheric pressure (&#39;cold&#39;) plasmas have received increased attention in recent years due to their significant biomedical potential. ...

Two-way Valorization of Blast Furnace Slag: Synthesis of Precipitated Calcium Carbonate and Zeolitic Heavy Metal Adsorbent

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with sufficient heavy metal adsorption capacity. To this end, blast furnace slag, a residue from iron-making, is utilized as the starting material. Calcium is selectively extracted from the slag by leaching with acetic acid (2 M CH3COOH) as the extraction agent. The filtered leachate is subsequently physico-chemically purified and then carbonated to form precipitated calcium carbonate (PCC) of high purity (&lt;2 wt% non-calcium impurities, according to ICP-MS analysis). Sodium hydroxide is added to neutralize the regenerated acetate. The morphological properties of the resulting calcitic PCC are tuned for its potential application as a filler in papermaking. In parallel, the residual solids from the extraction stage are subjected to hydrothermal conversion in a caustic solution (2 M NaOH) that leads to the predominant formation of a particular zeolitic mineral phase (detected by XRD), namely analcime (NaAlSi2O6&#8729;H2O). Based on its ability to adsorb Ni2+, as reported from batch adsorption experiments and ICP-OES analysis, this product can potentially be used in wastewater treatment or for environmental remediation applications.

A protocol for the parallel production of precipitated calcium carbonate and zeolitic material from blast furnace slag via mineral carbonation and alkaline hydrothermal conversion, respectively, is presented. The performance of the zeolitic material towards nickel adsorption is tested.

Bidirezionale Valorizzazione di scorie d&#39;altoforno: Sintesi di carbonato di calcio precipitato e zeolitici Heavy Metal Adsorbente

The aim of this work is to present a zero-waste process for storing CO2 in a stable and benign mineral form while producing zeolitic minerals with ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning electron microscope (ESEM) operating with a low pressure water vapor ambient. In this technique, a portion of the electron beam interacts with the water vapor in the vicinity of the CNT sample, dissociating the water molecules into hydroxyl radicals and other species by radiolysis. The remainder of the electron beam interacts with the CNT forest sample, making it susceptible to oxidation from the chemical products of radiolysis. This technique may be used to trim a selected region of an individual CNT, or it may be used to remove hundreds of cubic microns of material by adjusting ESEM parameters. The machining resolution is similar to the imaging resolution of the ESEM itself. The technique produces only small quantities of carbon residue along the boundaries of the cutting zone, with minimal effect on the native structural morphology of the CNT forest.

Low pressure scanning electron microscopy in a water vapor ambient is used to machine nanoscale to microscale features in carbon nanotube forests.

Precisione fresatura di Nanotubi di carbonio delle foreste Utilizzando bassa pressione Scanning Electron Microscopy

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for applications in two-dimensional nanoelectronics devices. Although many methods to synthesize SnSe nanocrystals have been developed, a simple way to fabricate large-sized single-layer SnSe flakes remains a great challenge. Herein, we show the experimental method to directly grow large-sized single-layer rectangular SnSe flakes on commonly used SiO2/Si insulating substrates using a straightforward two-step fabrication method in an atmospheric pressure quartz tube furnace system. The single-layer rectangular SnSe flakes with an average thickness of ~6.8 &#197; and lateral dimensions of about 30 &#181;m &#215; 50 &#181;m were fabricated by a combination of vapor transport deposition technique and nitrogen etching route. We characterized the morphology, microstructure, and electrical properties of the rectangular SnSe flakes and obtained excellent crystallinity and good electronic properties. This article about the two-step fabrication method can help researchers grow other similar two-dimensional, large-sized, single-layer materials using an atmospheric pressure system.

A protocol is presented demonstrating a two-step fabrication technique to grow large-sized single-layer rectangular shaped SnSe flakes on low-cost SiO2/Si dielectrics wafers in an atmospheric pressure quartz tube furnace system.

Pressione atmosferica fabbricazione di fiocchi di medie e grandi monostrato rettangolare SnSe

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly dominate the safety and performance of an existing concrete structure. As a result, it is important to measure the geometry and amount of corrosion of a steel bar in a structure properly to assess the residual bearing capacity and service life of the structure. This paper introduces and compares five different methods for measuring the geometry and amount of corrosion of a steel bar. A single 500 mm long and 14 mm diameter steel bar is the specimen that is subjected to accelerated corrosion in this protocol. Its morphology and the amount of corrosion were carefully measured before and after using mass loss measurements, a Vernier caliper, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT). The applicability and suitability of these different methods were then evaluated. The results show that the Vernier caliper is the best choice for measuring the morphology of a non-corroded bar, while 3D scanning is the most suitable for quantifying the morphology of a corroded bar.

This paper measures the geometry and the amount of corrosion of a steel bar using different methods: mass loss, calipers, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT).

Analisi di applicabilità dei metodi di valutazione per i parametri morfologici di barre di acciaio corroso

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly ...

Using Flexible Gold-Titanium Reaction Cells to Simulate Pressure-Dependent Microbial Activity in the Context of Subsurface Biomining

Laboratory studies investigating subsurface microbial processes, such as metal leaching in deep ore deposits (biomining), share common and challenging obstacles, including the special environmental conditions that need to be replicated, e.g., high pressure and in some cases acidic solutions. The former requires an experimental setup suitable for pressurization up to 100 bar, while the latter demands a fluid container with high chemical resistance against corrosion and unwanted chemical reactions with the container wall. To meet these conditions for an application in the field of in situ biomining, a special flexible gold-titanium reaction cell inside a rocking high-pressure reactor was used in this study. The described system allowed simulation of in situ biomining through sulfur-driven microbial iron reduction in an anoxic, pressure-controlled, highly chemically inert experimental environment. The flexible gold-titanium reaction cell can accommodate up to 100 mL of sample solution, which can be sampled at any given time point while the system maintains the desired pressure. Experiments can be performed on timescales ranging from hours to months. Assembling the high-pressure reactor system is fairly time consuming. Nevertheless, when complex and challenging (microbiological) processes occurring in the earth&#39;s deep subsurface in chemically aggressive fluids have to be investigated in the laboratory, the advantages of this system outweigh the disadvantages. The results found that even at high pressure the microbial consortium is active, but at significantly lower metabolic rates.

This protocol describes microbial experiments under elevated pressures to study in situ biomining processes. The experimental approach employs a rocking high-pressure reactor equipped with a gold-titanium reaction cell containing a microbial culture in an acidic, iron-rich medium.

Utilizzo di celle di reazione oro-titanio flessibili per simulare l'attività microbica dipendente dalla pressione nel contesto del biomining del sottosuolo

Laboratory studies investigating subsurface microbial processes, such as metal leaching in deep ore deposits (biomining), share common and challenging ...

Fabrication of Compressed Hosiery and Measurement of its Pressure Characteristic Exerted on the Lower Limbs

This article reports the pressure characteristic measurement of compressed hosiery via direct and indirect methods. In the direct method, an interface sensor is used to measure the pressure value exerted on the lower limbs. In the indirect method, the necessary parameters mentioned by the cone and cylinder model are tested to calculate the pressure value. The necessary parameters involve course density, wales density, circumference, length, thickness, tension, and deformation of the compressed hosiery. Compared with the results of the direct method, the cone model in the indirect method is more suitable for calculating the pressure value because the cone model considers the change in radius of the lower limb from the knee to the ankle. Based on this measurement, the relationship among fabrication, structure, and pressure is further investigated in this study. We find that graduation is the main influence that can change the wales density. On the other hand, elastic motors directly affect the course density and the circumference of the stockings. Our reported work provides the fabrication-structure-pressure relationship and a design guide for gradually compressed hosiery.

This article reports fabrication, structure and pressure measurement of compressed hosiery by employing direct and indirect methods.

Fabbricazione di calzetteria compressa e misurazione della sua caratteristica di pressione esercitata sugli arti inferiori

This article reports the pressure characteristic measurement of compressed hosiery via direct and indirect methods. In the direct method, an interface ...