فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 32، زمستان 1395)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 32، زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • عمار بیات، غلامحسین لیاقت *، هادی صبوری، احسان پدرام، شیرعلی فارسوانی محمدی صفحات 3-11
    در این مقاله سرعت حد بالستیک بتن هوادار سبک اتوکلاو شده تحت نفوذ پرتابه های صلب مختلف به صورت تجربی بدست آمده است. برای این کار ابتدا بلوک های صنعتی موجود در ابعاد 200*250*600 میلیمتر، به نمونه های 50*125*125میلیمتر برش داده شدند. پس از آن با استفاده از دستگاه تست شلیک، نمونه ها تحت شلیک سه نوع پرتابه با دماغه ها و سرعت های متفاوت قرار داده شدند. این سه نوع پرتابه شامل پرتابه های با دماغه سرتخت، اجایو و مخروطی می باشد. در این پژوهش الگوی تخریب و عمق نفوذ بررسی و با بتن کلاسیک مقایسه شد که تفاوت آشکاری در مرحله اولیه نفوذ و شکل گیری حفره مربوطه دارند. همانطور که پیش بینی می شود با توجه به شکل دماغه پرتابه سرعت حد بالستیک برای پرتابه با دماغه مخروطی کمتر از دماغه اجایو و دماغه اجایو کمتر از سرتخت بدست آمده است. نتایج بدست آمده با هم مقایسه و پیرامون علل تفاوت ها در مکانیزم نفوذ و شکل گیری حفره ها بحث و دلیل تفاوت ها مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: سرعت حد بالستیک، بتن هوادار سبک اتوکلاو شده، عمق نفوذ، پرتابه صلب
  • فرهاد فاضل، محمدرضا خانزاده قره شیران* صفحات 13-21
    در این پژوهش تاثیر متغیر بار انفجاری بر خواص فصل مشترک اتصال انفجاری ورق های مس – فولاد زنگ نزن 410 بررسی شده است. برای نشان دادن تاثیر این متغیر، صفحات بافاصله توقف یکسان و بار انفجاری متفاوت جوشکاری شدند. بررسی های آزمایشگاهی با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون های ریز سختی سنجی و استحکام سنجی برش کششی انجام شده است. نتایج نشان داد که با افزایش بار انفجاری و درنتیجه تغییر شکل پلاستیکی بیشتر، دامنه و طول امواج در فصل مشترک افزایش یافته و همچنین مناطق ذوب موضعی منجمد شده بیشتر شده است. در آزمون ریز سختی در هر دو نمونه با نزدیک شدن به فصل مشترک سختی افزایش یافته، همچنین در نمونه با بار انفجاری بیشتر، سختی بیشتری در هر دو سمت فولاد و مس به دست آمد. با انجام آزمون استحکام سنجی برش کششی مشخص شد که در نمونه ها شکست در لایه مسی اتفاق افتاده است و هیچ شکستی به دلیل جدایش نمونه ها از فصل مشترک رخ نداده است. این موضوع نشانگر این است که استحکام باند جوش ایجادشده بیشتر از استحکام برشی لایه مسی می باشد.
    کلیدواژگان: جوشکاری انفجاری، بار انفجاری، فصل مشترک اتصال، ریزسختی سنجی، استحکام کششی برشی
  • علی موسوی اذر، محمدحسین کشاورز *، مهران حیاتی صفحات 23-33
    آمونیوم نیترات(AN) در کودهای شیمیایی، مواد منفجره صنعتی و نظامی استفاده می شود. انتقالات فازی و تغییرات چگالی بلوری آن در شرایط محیطی سبب شده که استفاده از آن به عنوان اکسیدکننده در پیشرانه های جامد، در مقایسه با آمونیوم پرکلرات(AP) محدود گردد. محققان روش های مختلفی را به منظور فائق آمدن بر این مشکلات و پایدارسازی فازی آمونیوم نیترات بررسی کرده اند. در این تحقیق انتقالات فازی و رفتار حرارتی آمونیوم نیترات مطالعه شده و همچنین تاثیر ترکیبات هیدرازودی کربن آمید، 2و4-دی نیتروفنوکسی اتانول، 5و5-دی متیل هیدانتوئین، نانولوله های کربنی چند لایه با عامل اسیدی و کربن فعال به همراه سلولز بر انتقالات فازی و رفتار حرارتی آمونیوم نیترات، با استفاده از آنالیز TGA-DSC مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که 5و5- دی متیل هیدانتوئین، نانولوله های کربنی چند لایه با عامل اسیدی و کربن فعال به همراه سلولز موجب حذف انتقالات فازی ANIII ↔ANII و ANIV↔ ANIII و پایداری فازی آمونیوم نیترات می شوند.
    کلیدواژگان: انتقالات فازی، آنالیز حرارتی، آمونیوم نیترات پایدار شده
  • منصور شهیدزاده *، فواد شقایقی طوسی، علی مقصودی، مهوش زمانی صفحات 35-45
    پیشرانه های کامپوزیتی در اغلب موارد از طریق نوع بایندر مورد استفاده مشخص می شوند. در حال حاضر پلی بوتادی ان با گروه های هیدروکسیل انتهایی) (HTPB مهمترین بایندر مورد استفاده در پیشرانه های جامد کامپوزیتی است. در این تحقیق به منظور ارزیابی سه نوع HTPB رادیکالی، ابتدا الاستومرهای پلی یورتانی آن به روش یک مرحله ای تهیه و سپس ارتباط بین ساختار-خواص آنها مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ساختار شیمیایی HTPB با استفاده از کروماتوگرافی GPC و اسپکتروسکوپی 1HNMR و ویسکومتری شناسایی شد. سپس مطالعه تنش-کرنش به منظور تفسیر اثر عاملیت بخش نرم بر خواص مکانیکی الاستومرها بررسی شد. بر اساس نتایج بدست آمده از مطالعات نقطه ژل و تست کشش، میزان عاملیت موثر در سه نمونه رزین به صورت HTPB1>HTPB2>HTPB3 است. .با افزایش عاملیت موثر، جرم مولکولی بین اتصالات در شبکه پلی یورتانی کاهش یافته و کرنش در نقطه شکست الاستومرهای تهیه شده از سه نمونه به صورت HTPB2>HTPB3>HTPB1 تغییر می کند. نتایج حاصل از آزمون کشش با معادله مونی-رویلین مدل شد و مقادیر gte msEquation 12]>C2 !msEquation]–> ، gte msEquation 12]>C1 !msEquation]–> معادله محاسبه شد. ثابت های معادله مونی- ریویلین نشان میدهد که مقدار gte msEquation 12]>C1 !msEquation]–> برای نمونه های الاستومر تهیه شده با HTPB1، HTPB3 به علت عاملیت موثر بزرگتر، بیشتر از HTPB2 است. همچنین وجود زنجیرهای بدون عامل و یا تک عاملی در رزین موجب درگیر شدن و یا آویزان شدن این نوع زنجیرها در شبکه الاستومری پلی یورتان شده و مقدار ثابت gte msEquation 12]>C2 !msEquation]–> در معادله را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: ساختار شیمیاییHTPB- پلی یورتان- نقطه ژل شدن- خواص مکانیکی، معادله مونی، ریویلین
  • رمضانعلی ایزدی فرد *، احمد نظری نژاد صفحات 47-58
    حذف و یا کاهش صدمات ناشی از عملیات انفجاری دشمن از اولویت های اساسی پدافند غیرعامل است. ازآنجاکه اکثر تحقیقات موجود در این راستا، بر روش های افزایش مقاومت و پایداری سازه ها در برابر انفجار متمرکزشده است، این مقاله ارائه راهکاری موثر برای تخفیف بار انفجار اعمالی بر سازه را دنبال می کند. در این تحقیق با طراحی چهار آزمایش در مقیاس واقعی و با همسان بودن ابعاد نمونه ها، مصرف بتن و فولاد، وزن ماده منفجره و فاصله آن از سطح دال، رفتار دال با جاذب های پلاستوفوم، ماسه و بلوک سفالی با دال بدون جاذب انرژی مقایسه شده است. نتایج آزمایش ها نشان داده است به کارگیری لایه های جاذب انرژی در دال های بتن مسلح آزمایش شده، تغییر مکان های آنی (حداکثر) و نهایی (ماندگار) در مرکز دال را به ترتیب تا 77% و 87% کاهش داده، و از قلوه کنی، وسعت و ضخامت ترک های سطح دال به شدت کاسته، و با کاهش شدید دوران تکیه گاهی، دال ها را از وضعیت آسیب شدید و غیرقابل ترمیم به وضعیت آسیب های کم و جزئی ارتقا داده است. نتایج آزمایش ها ارجحیت دانه های اصطکاکی بر پلاستوفوم و رجحان شدید جاذب های خردشونده بر دو نوع دیگر را در جذب انرژی انفجار و کاهش تغییر مکان و آسیب دال تایید می نماید.
    کلیدواژگان: دال بتن مسلح، انفجار، جاذب های انرژی
  • علیرضا زارعی*، علی مولودی، سید قربان حسینی صفحات 59-66
    آمونیوم پرکلرات بعنوان یک اکسیدکننده قوی، کاربرد بسیار زیادی در فرمولاسیون پیروتکنیک و پیشرانه دارد. براساس استادارد نطامی برخورداری از خلوص بالا و عاری از ناخالصی هایی نظیر کلرات که می توانند بر کارایی آن تاثیر گذار باشند، از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. بنابراین حذف ناخالصی ها در فرآیند تولید آمونیوم پرکلرات بسیار مورد توجه خواهد بود. در این مقاله، حذف کلرات با استفاده از فرآیند احیایی با استفاده از نانوذرات فلزی مورد تحقیق قرار گرفت. در این کار، ابتدا نانو ذرات دوفلزی آهن – نیکل پایدار شده تهیه گردید و به منظور مشخصه یابی آنها، آنالیزهای FE-SEM، EDS و XRD انجام گردید. نانو ذرات با اندازه ذرا ت حدود 50-20 نانو متر بدست آمدند. نانو ذرات تهیه شده جهت حذف انتخابی کلرات در آمونیم پرکلرات در محیط آبی به کار برده شد. فاکتور های اصلی که فرآیند حذف را تحت تاثیر قرار می دهند مانند pH ، دمای واکنش، زمان انجام واکنش ومقدار نانو ذارت بررسی شد و مقادیر بهینه آنها نیز مشخص گردید. در شرایط بهینه برای حذف 50 میلی لیتر محلول حاوی کلرات و پرکلرات با نسبت مولی1 به 50، حذف 100 درصدی کلرات مشاهده گردید. روش پیشنهادی برای حذف کلرات در محلول اشباع آمونیوم پرکلرات که در فرآیند تولید مورد استفاده قرار گرفته می شود، نتایج رضایت بخشی را نشان داد.
    کلیدواژگان: آمونیوم پرکلرات، کلرات، نانو ذرات دوفلزی، حذف انتخابی
  • فرهود کلاته *، رافق فانی صفحات 67-80
    در پژوهش حاضر به بررسی پاسخ و رفتار دینامیکی مخازن نگه دارنده سیال تحت بار انفجار خواهیم پرداخت. بدین منظور مخزن فولادی نمونه ای تحت بار انفجار با در نظر گرفتن اندرکنش سازه و سیال و با استفاده از فرمول بندی کوپل اولر- لاگرانژی که مزیت در نظر گرفتن معادلات اساسی مکانیک سازه و مکانیک سیالات را به صورت کوپل دارد، در نرم افزار مدل سازی عددیABAQUS به صورت سه بعدی،مدل سازی گردیده است. مخزن را تحت بار انفجار آزاد در هوا به میزان 80 کیلوگرم TNT در یک فاصله ثابت 5 متری از جداره ی مخزن مدل نموده و تحلیل حساسیت پاسخ سازه در مقابل پارامترهای تاثیرگذار در رفتار سازه مانند نسبت ارتفاع به شعاع مخزن، ارتفاع آب داخل مخزن، ضخامت جداره مخزن و صورت گرفته است. مشاهده شد که تنش ها و کرنش با کاهش میزان آب داخل مخزن و کاهش ضخامت جداره مخزن، افزایش می یابد و جابه جایی، برش پایه و لنگر واژگونی با افزایش ارتفاع آب داخل مخزن کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: مخازن هوایی ذخیره سیال، بار انفجاری، مدل سازی عددی، کوپل اولر-لاگرانژی
|
  • A. Bayat, G. H. Liaghat*, H. Sabouri, E. Pedram, S. A. Farsavani Mahamadi Pages 3-11
    In this paper, experimental analysis of ballistic limit velocity of autoclaved aerated concrete (AAC) targets under rigid projectile penetration is presented. Industrial blocks with dimension of 600×250×20 (mm) were cut into 125×125×50(mm) samples, impacted by gas gun using three different nose shaped projectiles (flat, ogive and conic). In this study damage mechanism and penetration depth were investigated and compared with conventional concrete which revealed significant difference in the initial penetration and cratering phase. Due to difference of weight and initial velocity of the projectiles, initial energy for three- nose shape was measured.. The results show that in low velocity with equal energy, deep penetration has a direct relation with nose shape, but as energy increased, this relation decline which could be found that by rising velocity, shearing mode become dominant. Finally, the result compared and the difference between penetration mechanisms and cratering were discussed and investigated.
    Keywords: Ballistic Limit Velocity, Autoclaved Aerated Concrete, Penetration Depth, Rigid Projectile
  • F. Fazel, M. R. Khanzadeh Gharah Shiran* Pages 13-21
    In this research, effect of explosive ratio parameter on the interface properties of explosively bonded copper-410 martensitic stainless steel was investigated. Plates were welded in constant standoff distance with different explosive ratios. Optical microscopy, scanning electron microscopy, microhardness and tensile shear tests were carried out. The results showed that wavelength, wave amplitude, and locally melted zones increased by increasing explosive ratio due to more severe plastic deformation in the interface. Hardness was increased in near of the interfaces. Hardness was also increased by increasing the explosive ratio in the copper and steel sides. The tensile shear test result showed that fracture occurred on the copper side, no separation occurred from the interface and strength of interface was more than the copper side.
    Keywords: Explosive Welding, Explosive Ratio, Bonding Interface, Microhardness Test, Tensile Shear Strength
  • A. Mousaviazar, M. H. Keshavarz*, M. Hayati Pages 23-33
    Ammonium nitrate (AN) is widely used in fertilizers, civilian explosives and military explosives. Due to crystalline phase transitions and density changes of AN at ambient conditions, its usage as oxidizer in solid propellants has some limitations compared to ammonium perchlorate (AP). Several methods have been introduced to overcome these problems. In the present paper, the phase transitions and thermal behavior of AN have been studied. The effects of hydrazodicarbonamide, 2,4-dinitrophenoxy ethanol, 5,5-dimethyl hydantoin, nano-MWCNT-COOH and activated carbon with cellulose acetate on the thermal behavior and phase transitions of AN have been investigated by simultaneous thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry (TGA-DSC). The results showed that 5,5-dimethyl hydantoin, nanoparticles and activated carbon with cellulose acetate can stabilize AN by removing the ANIV ↔ANIII and ANIII ↔ANII phase transitions.
    Keywords: Phase Transition, Thermal Analysis, Phase Stabilized Ammonium Nitrate
  • Mansour Shahidzadeh*, Foad Shaghayeghi Toosi, Ali Maghsoodi, Mahvash Zamani Pages 35-45
    Composite propellants are often identified by the type of polymeric binder used. The most commonly used polyol in recent time is the Hydroxyl Terminated Polybutadiene (HTPB). In order to evaluate the quality of three types of HTPB prepolymer, their polyurethanes elastomers were synthesized by one shot polymerization and structure-properties relationships of the prepared polyurethane have investigated. For this purpose, firstly, chemical structure of HTPB samples is characterized by GPC and NMR spectroscopy and viscometery. Then the stress-strain study was carried out to explain the effect of soft segment functionality on the tensile behavior. It was found that the effective functionality of soft segments had subtle effects on the tensile strength and elongation at break. On the basis of results that are obtained from gel point study and tensile test, we can deduce that the effective functionality of three types of prepolymers increases in order HTPB1>HTPB2>HTPB3. By increasing the effective functionality, the molecular weight between junctions in polyurethane elastomer is decreased. Also, the result of tensile test can be modeled with money-rivilin equation. Experimental data for the money-Rivlin constants were found and it was shown that gte msEquation 12]>C1{C}{C} !msEquation]--> for HTPB1 and HTPB3 are greater than HTPB2. Furthermore, it was found that trapped entanglements and pendant chain can be accountable for the gte msEquation 12]>C2{C}{C} !msEquation]--> term of money-rivilin equation.
    Keywords: chemical structure of htpb, polyurethane, propellant, gel point, mechanical properties, money-rivilin equation
  • Dr. Ramezan Ali Izadifard*, Ahmad Nazarinejad Pages 47-58
    Reduction of structural damages due to the blast attacks is the main priorities of civil defense. Since most researchs in this field are concentrated on stability and strength increasing of the structures, this paper provides an effective method to blast load mitigation on the structures. In this study, twelve full-scale samples in four groups have tested under the same weight and stand-off of the explosive. The first group were single RC slabs and other three groups were the same RC slabs with energy absorbing layer: plastofoam, sand and light brittle blocks. Comparison of the experimental results show the use of energy-absorbing layers in reinforced concrete slabs, lead to reduce the maximum and permanent displacement at the center of the slab up to 77% and 87% respectively, diminish the number and thickness of cracks, prevent the scabbing and improve the behavior from severe damage to minor damages. The results also show that in order to displacement reduction and damage mitigation, the use of the block is preferable to sand and plastofoem.
    Keywords: RC Slabs, Blast Loading, Energy-Absorbing Layers
  • Alireza Zarei*, Ali Moloudi, Seyed Ghorban Hosseini Pages 59-66
    Ammonium perchlorate is widely used as an oxidizer in the propellant formulation and pyrotechnics According to military standard having high purity and free of impurities such as chlorate . So, the removal of impurities in the production of ammonium perchlorate will be highly regarded. In this paper, the removal of chlorate was investigated by reducing process using metal nanoparticles. In this work, at first, stabilized Ni/Fe bimetallic nanoparticles (S-Ni/Fe NPs) was synthesized and the structure and size of the particles were investigated by XRD, FE-SEM, and EDS. Nano particles were obtained with particle size of 20-50 nm. Prepared nanoparticles were used for the selective removal of chlorate in aqueous ammonium perchlorate. The main factors that affect the removal process such as pH, reaction temperature, reaction time and amount of nanoparticles were investigated and the optimum values were determined. Chlorate in the presence of perchlorate showed a removal of 100 percent, while the perchlorate had been removed to a very small amount.The proposed method for the removal of chlorate in a saturated solution of ammonium perchlorate, which is used in the production process, was showed satisfactory results.
    Keywords: Ammonium perchlorate, Chlorate, Selective removal, Stabilized- Ni, Fe bimetallic nanoparticles
  • Dr. Farhoud Kalateh*, Rafiq Fani Pages 67-80
    In the present study, three dimensional (3D) finite element (FE) simulations of a steel water storage elevated tank for different tank aspect ratios, percentages of water stored in the tank, tank wall thicknesses and effect of baffle in tank have been performed using the FE software ABAQUS. The coupled Euler–Lagrange (CEL) formulation in ABAQUS has been adopted herein which has the advantage of considering the coupling of structural mechanics and fluid mechanics fundamental equations. The maximum hoop stress, shear stress and plastic strain in the tank wall and displacement, base shear and moment in the whole model have been studied. It is observed that stresses and strain increase with decreasing percentages of water stored in the tank and decreasing wall thickness. Displacement, base shear and moment decrease with increasing of percentages of water stored in the tank.
    Keywords: Elavated Water storage tanks, Blast loading, finite elements, coupled Euler–Lagrange formulation