فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال نهم شماره 2 (پیاپی 23، پاییز 1393)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال نهم شماره 2 (پیاپی 23، پاییز 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/10/11
  • تعداد عناوین: 7
|
  • طراحی روشی تجربی برای اندازه گیری تنش جریان در فلزات FCC در نرخ کرنشهای بالا
    احسان اعتمادی*، جمال زمانی، محمد وهاب موسوی، الساندرو فرانچسکنی صفحات 3-14
    در این مقاله، روش جدید تجربی برای مطالعه تغییرشکل پلاستیک بلورهای فلزی FCC در نرخ کرنشهای بالا ارائه می شود. دستگاه آزمایش شامل تفنگ گازی دو مرحله ای، پرتابه کروی آلومینیومی و مجموعه هدف می باشد. مجموعه هدف از ورق جلویی، میله های فشاری ورودی و خروجی، نمونه FCC، سه قاب و نگهدارنده صلب تشکیل شده است. آزمایشهای تجربی در آزمایشگاه تفنگ گازی در مرکز هوا فضای دانشگاه پادوا در ایتالیا انجام می شود. روش کار دستگاه بدین صورت می باشد: پرتابه کروی از تفنگ گازی دو مرحله ای شلیک شده و با سرعت بالا به ورق جلویی که به میله فشاری ورودی متصل است، برخورد می کند. در اثر این برخورد و انتشار موج در ورق جلویی، موج صفحه ای در میله ورودی، نمونه (فلز FCC) و میله خروجی انتشار پیدا می کند. اندازه گیری پارامترهای موثر همانند تنش، کرنش و نرخ کرنش در نمونه از طریق نصب کرنش سنج ها در میله های فشاری و استفاده از روابط مرتبط حاصل می شوند. نتایج تجربی با استفاده از روش المان محدود سه بعدی مقایسه می شوند. همچنین، اثر سرعت پرتابه اندازه گیری شده در آزمایشها، ضخامت نمونه و ورق جلویی بر تنش جریان و نرخ کرنش بررسی می شود. بررسی ها نشان می دهد که کالیبراسیون مناسب تفنگ گازی برای شلیک پرتابه به مرکز ورق جلویی و کاهش ضخامت نمونه، مناسب ترین راه ها برای رسیدن به نرخ کرنش بالاتر از s-1104 در نمونه است که رسیدن به این محدوده نرخ کرنش در میله های فشاری هاپکینسون متداول دشوار است.
    کلیدواژگان: تنش جریان، نرخ کرنش، فلز FCC، ضربه در سرعتهای بالا، المان محدود
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • سنتز 2- متیل آزیریدین با استفاده از نانوکاتالیزگرهای بر پایه SiO2 از طریق فرآیند آب زدایی درون مولکولی در فاز گازی
    فاطمه ابریشمی*، حامد رشیدی مقدم، حسین دهقانی صفحات 15-25
    یکی از موادی که تلاش بسیاری در کاهش هزینه های تولید آن به عنوان ماده حد واسط در صنایع گوناگون می شود، 2- متیل آزیریدین است. کاربرد این ماده در صنایع دفاعی در سوخت جامد موشک های دور برد قابل ملاحظه است. از میان روش هایی که در مقیاس صنعتی برای تولید آن گزارش شده است، روش ونکر کاربرد گسترده ای دارد. اما در دو دهه اخیر، آبگیری از آلکانول آمین ها در فاز گازی بر بستر کاتالیزگر جایگزین این روش شده است، چرا که روش ونکر از معایبی نظیر طولانی بودن مراحل فرایند، هزینه بر بودن تولید، حجم زیاد پساب و...برخوردار است. در این مطالعه 2- متیل آزیریدین از آب زدایی ایزوپروپانول آمین در حضور نانوکاتالیزگر های بر پایه SiO2 در فاز گازی تهیه و تاثیر پارامترهای مختلف نظیر نوع مواد کاتالیزگر، نسبت این مواد در کاتالیزگر، اثر دمای کلسیناسیون و شرایط عملیاتی مختلف روی عملکرد کاتالیزگرهای تهیه شده بررسی شد. پس از انتخاب کاتالیزگر با کارایی بالا، آنالیزهای XRD، TEM، SEM و BET برای تعیین و تشخیص ساختار آن انجام شد. در این فرایند کاتالیزگر با ساختار Si1P0.06Ba0.02Cs0.06 در شرایط عملیاتی hr-11000، دمای واکنش C 400 و اندازه کاتالیزگرهای با مش 25-40 بهترین عملکرد را داشته و دارای بالاترین بازده است.
    کلیدواژگان: آب زدایی درون مولکولی، ایزوپروپانول آمین، 2، متیل آزیریدین، نانوکاتالیزگر
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • سنتز، شناسایی و آنالیز کنفورماسیونی مشتقات جدید بیس هیدروکسی اتیل تترازول به عنوان دی ال های پر انرژی
    منصور شهیدزاده*، فائزه فرزندی صفحات 27-34
    تترازول ها و مشتقات آن ها ترکیبات انرژی زای غیر حساسی هستند که می توانند در فرمول بندی آمیزه های پر انرژی استفاده شوند. در این بررسی، دو نوع بیس هیدروکسی اتیل تترازول معرفی می شود که از واکنش بین بیس نیتریل و سدیم آزید و آلکیلاسیون متعاقب آن سنتز می شوند. ساختار شیمیایی محصولات واکنش با استفاده از رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن، طیف سنجی جرمی و آنالیز عنصری تایید شد. برای تفسیر طیف 1HNMR، پایدارترین صورت بندی 2-(-متیل-2H –تترازول-2-ایل)اتان به عنوان مولکول مدل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز صورت بندی نشان می دهد که پایدارترین صورت بندی این مولکول به فرم گوچ است.. لذا بر اساس نتایج 1HNMR و آنالیز صورت بندی، وجود پیوند هیدروژنی درون مولکولی بین گروه –OH و اتم نیتروژن شماره 2 حلقه تترازول در ترکیبات هیدروکسی اتیل تترازول تایید می شود.
    کلیدواژگان: تترازول، آلکیل دار شدن، مواد پر انرژی، دی ال
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • بررسی اثر نسبت NCO/OH بر خواص مکانیکی ماده منفجره پلاستیکی PBXN-109
    محمدعلی دهنوی*، آرمین حاجی بابا، اکبر نسیمی سرای صفحات 35-42
    هدف این مقاله بهبود خاصیت ازدیاد طول در شکست ماده منفجره پلاستیکی PBXN-109 می باشد. با توجه به تاثیر نسبت گروه های ایزوسیانات به هیدروکسیل (r=NCO/OH) در تعیین خواص مکانیکی مواد منفجره پلاستیکی، در این تحقیق نمونه های مختلف با نسبت گروه های ایزوسیانات به هیدروکسیل برابر 1، 95/0، 85/0، 75/0 و 65/0 تهیه شده و تحت آزمون های کشش و سختی قرار گرفتند. نتایج آزمایشات نشان دادند که در نسبت 65/0r= و کمتر، پخت ماده منفجره پلاستیکی PBXN-109 به طور کامل انجام نمی گیرد. از طرفی با کاهش نسبت گروه های ایزوسیانات به هیدروکسیل ازدیاد طول در شکست ماده منفجره پلاستیکی PBXN-109 افزایش و میزان استحکام کششی و سختی آن کاهش پیدا می کند. میزان ازدیاد طول در شکست برای نمونه های با نسبت گروه های ایزوسیانات به هیدروکسیل برابر 1، 95/0، 85/0 و 75/0 به ترتیب 46/8، 99/10، 64/11 و 63/26 می باشد. نتایج آنالیزها نشان داد که نمونه PBXN-109، در نسبت 8/0r= نتیجه مناسبی برای هر دو ویژگی ازدیاد طول در شکست و استحکام کششی دارد.
    کلیدواژگان: مواد منفجره پلاستیکی، ازدیاد طول در شکست، خواص مکانیکی، PBXN، 109
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • استفاده از روش سطح پاسخ و الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی چیدمان چندلایه های کامپوزیت- فلز در برابر اثرات انفجار
    احمدرضا قاسمی*، محمد هادی حاج محمد، مجتبی امین الرعایا، مهدی میر مقتدایی صفحات 43-52
    در این تحقیق اثرات انفجار بر روی چندلایه هیبرید کامپوزیتی کربن- اپوکسی با صفحات فلزی از جنس آلومینیوم، تحلیل شده و چیدمان لایه های کامپوزیتی کربن- اپوکسی بهینه سازی شده است. برای این منظور، ابتدا موج حاصل از انفجار به صورت تحلیلی مدلسازی شده و اثرات موج انفجار بر روی سازه مطالعه شده است. با استفاده از روش المان محدود و مدلسازی چندلایه مذکور پارامترهای مختلف آن از جمله جابجایی، تنش و معیار شکست تسای- وو محاسبه شده است. با تغییر چیدمان الیاف و به کمک روش سطح پاسخ، تابع تقریب مناسب برای بهینه سازی تعیین شده است. آنگاه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، چیدمان بهینه برای چند لایه کامپوزیت در شرایط مختلف تکیه گاهی به دست آمده و نتایج مقایسه، تحلیل و ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که با تغییر در چیدمان لایه ها و بهینه سازی، ضریب اطمینان برای مقابله با اثرات انفجار در شرایط تکیه گاهی مختلف به طور چشمگیری افزایش یافته و جابجایی نقاط کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: چندلایه کامپوزیت، فلز، بهینه سازی، بار انفجاری، ترتیب چیدمان، الگوریتم ژنتیک، سطح پاسخ
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • سنتز، شناسایی و دانه بندی گوانیل اوره دی نیترآمید (FOX-12)
    مهندس کاظم براتی*، مهندس کیوان نصرتزادگان، مهندس محمد فردوسی، مهندس محسن مصدق، مهندس بنیامین حسین دوست صفحات 53-59
    گوانیل اوره دی نیترآمید (FOX-12) یکی از نمک های مهم دی نیترآمید با حساسیت کم و کارایی مناسب می باشد. نمک های دی نیترآمید مانند آمونیوم دی نیترآمید، و گوانیل اوره دی نیترآمید قابلیت استفاده به عنوان اکسید کننده در فرمولاسیون پیشرانه های راکتی، تفنگی و مواد مولد گاز را دارند. استفاده از این مواد با اندازه ذرات ریزتر موجب کارایی بالاتر کامپوزیت ها به علت افزایش سطح و رفع عیوب ساختارهای کریستالی آنها می شود. در این گزارش گوانیل اوره دی نیترآمید از نمک پتاسیم سولفامات سنتز (بازده 40%)، شناسایی و برای تهیه ذرات زیر 20 میکرون جهت استفاده در پیشرانه های تفنگی از روش کریستالیزاسیون حلال – ضد حلال استفاده شد و عوامل موثر بر اندازه و شکل ذرات آن از جمله غلظت، خلوص ضد حلال، اثر فریز کردن و نوع خشک کردن با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسیگردید و ذراتی با اندازه های 20 میکرون تا 300 نانومتر تولید شد.
    کلیدواژگان: گوانیل اوره دی نیترآمید، روش حلال ضد حلال، دانه بندی
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • تاثیر استفاده از آمونیوم پرکلرات با دو اندازه (درشت و ریز) بر ویسکوزیته پیشرانه جامد مرکب
    سید مهدی امینی*، محمدحسین کشاورز، محمد قربانی فراز، مهران حیاتی، علی موسوی آذر، مهدی آقایاری صفحات 63-66
    سوسپانسیون غلیظ بایندر در پیشرانه مرکب پدیده پیچیده ای را موجب می شود به طوری که کنترل خواص رئولوژیکی پیشرانه را به علت درصد بالای پرکننده دشوار می سازد. سوسپانسیون خمیری پیشرانه جامد کامپوزیتی، حاصل اختلاط اجزاء مختلف می باشد مانند: اکسید کننده، سوخت و بایندر. افزودن درصد بار جامد بدون افزایش ویسکوزیته موضوع مهمی در تولید پیشرانه جامد می باشد. این مشکل با استفاده از ذرات دو توزیعی قابل حل است. در این تحقیق، پنج نمونه پیشرانه جامد مرکب بر پایه آمونیوم پرکلرات(AP) و پلی بوتادی ان خاتمه یافته با هیدروکسی (HTPB) با مقدار بار جامد 85 درصد در سیستم دو سایزی تهیه شد. این پنج نمونه در میزان نسبت درشت به ریز از 80 به 20 تا 60 به 40 تفاوت داشتند. از دمای 40 درجه سانتی گراد به بالا شرایط نمونه ها برای ریختگری و اختلاط مناسب بود و بهترین نسبت برای به دست آوردن حداقل ویسکوزیته نسبت 70 به 30 (درشت به ریز) بود.
    کلیدواژگان: دو سایز، پیشرانه جامد مرکب، HTPB، AP، ویسکوزیته
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
|
  • Design, Set Up and testing of Split Hopkinson Bar to Evaluate Flow Stress in Copper at High Strain
    Ehsan Etemadi *, Jamal Zamani, M. Vahhab Mousavi, Alesandro Francesconi Pages 3-14
    This paper presents a new method to investigate plastic deformation of FCC metals in high strain rates. Experimental set up includes two stages gas gun, spherical projectile and target assembly. Target assembly includes front plate, two pressure bars, FCC specimen, three frames and rigid holder. The set-up is carried out according to the following
    Method
    a spherical projectile, accelerated to high velocity with a two-stage gas gun, impacts and penetrates in a front plate attached to the front of input bar and results in propagation of the plane waves in the input and output bars and the specimen (FCC metal). Evaluating of effective parameters such as stress, strain and strain in the specimen rate are conducted by installing strain gauges in the pressure bars. The experimental results are compared with 3D finite element simulation. Also, the effect of projectile velocity, specimen thickness and front plate thickness are investigated. It is concluded that decreasing specimen thickness and appropriate calibration of gas gun to shot projectile to the center of front plate, are appropriate ways to achieve strain rates more than 104 s-1 in the specimen that is difficult to achieve such strain rates in conventional split Hopkinson pressure bar.
    Keywords: Flow stress, strain rate, FCC metal, high velocity impact, finite element
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Synthesis of 2-Methylaziridine Using SiO2-Based Nanocatalysts via Intramolecular Dehydration in Gas Phase
    Fatemeh Abrishami *, Hamed Rashidi Moghadam, Hossein Dehghani Pages 15-25
    2-Methyl aziridine which is used as an intermediate in different industries is one of the compounds that recently has attracted many attentions in order to reduce its production cost. This compound is mainly applied in the defense industries as solid fuel missiles. Among the procedures reported for its large scale production, the Wenker procedure has been used widely. However, in recent two decades, this method is replaced by dehydration of alkanol amines on the surface of catalyst supports in the gas phase, because the Wenker procedure suffers from some main drawbacks such as long processing time, costly production and production of large amounts of wastes, etc. In this study, 2-methyl aziridine was prepared from the intramolecular dehydration reaction of isopropanol amine on the surface of SiO2 nanocatalyst in the gas phase; then effects of various parameters including catalyst composition, catalyst component’s ratio, calcination temperature and different operating conditions on the activity of the catalyst was investigated. After choosing the best catalyst with high activity, XRD, TEM, SEM and BET analyses were employed to characterization and identification of the catalyst structure.
    Keywords: Intramolecular dehydration, Isopropanolamine, 2, Methylaziridine, Nanocatalyst
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Synthesis, Identification and Conformational Analysis of New Derivatives of Hydroxyethyl Tetrazoles as Energetic Diols
    M. Shahidzadeh*, F. Farzandi Pages 27-34
    Tetrazoles and their derivatives are insensitive energetic molecules that can be used in the compounding of the high energy material. Herein, two types of bis hyroxyethyl tetrazole compounds have been synthesized using bisnitrile and sodium azide and via consequent alkylation of the reaction product. The structure of all products have been confirmed by 1HNMR, MASS spectroscopy and elemental analysis. Also, for better interpretation of the 1HNMR spectra of bishydroxy ethyl tetrazole, the most stable conformation of 2-(5-methyl-2H-tetrazol-2-yl)ethan-1-ol (as a model molecule) have been investigated. The results of conformational analysis have indicated that the most stable conformation is gouch one. So, under basis of the 1HNMR and conformational analysis, the presence of an intramolecular hydrogen bond between –OH group and the 2-N atom of tetrazole ring in hydroxyl ethyl tetrazole componds was confirmed.
    Keywords: Tetrazole, alkylation, Energetic Materials, diol
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Investigation of the Effect of NCO/OH on Mechanical Properties of PBXN-109
    M. Dehnavi, A. Hajibaba, A. Nasimi Saray Pages 35-42
    The aim of this research is improvement of elongation at break of PBXN-109 polymer bonded explosive. Due to the great effect of isocyanate/hydroxyl ratio (r=NCO/OH) on mechanical properties of plastic bonded explosives, in this research, the samples of PBXN-109 with different r-values of 1, 0.95, 0.85, 0.75 and 0.65 were prepared and analyzed by hardness and tensile tests. The results show that sample with r-value of 0.65 does not cure, completely. Besides, with decrement of r-value, the elongation at break of PBXN-109 increases, and tensile strength and stiffness decrease. The results of elongation at break for samples containing r-values of 1, 0.95, 0.85 and 0.75 are 8.46, 10.99, 11.64 and 26.63, respectively. According to this research, PBXN-109 with the r-value of 0.8 indicates satisfactory elongation at break and tensile strength.
    Keywords: Plastic bonded explosives, Elongation at break, Mechanical properties, PBXN, 109
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Using Response Surface Method and Genetic Algorithm for Optimization of Fiber Metal Laminate Stacking Sequences Subjected to Explosion Loading
    A. R. Ghasemi*, M. H. Hajmohammad, M. Aminoroaya, M. Mirmoghtadaei Pages 43-52
    In this research, stacking sequences of hybrid composites composed of Aluminum plate and Carbon/Epoxy laminate under explosion loading have been optimized and analyzed. First, the effect of explosion wave on the stress, deflection field, and Tsai-Wu criteria has been investigated. Then, by using finite element modeling for these laminates and Response Surface Method (RSM) and Genetic Algorithm (GA), objective functions have been determined and the stacking sequences of the Aluminum plate and Carbon/Epoxy laminate were optimized. Results of this study show that change of the stacking layups can increase the resistance of FML for preventing the explosion effects as well as, providing maximum safety factor and minimum deflection.
    Keywords: Fiber Metal Laminates (FML), Optimization, Explosion Loading, Stacking Sequences, genetic algorithm, response surface method
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Synthesis, Characterization and Grading of Guanylurea Dinitramide (FOX-12)
    K. Barati*, K. Nosratzadegan, M. Ferdosi, M. Mosadegh, B. Hossiendoust Pages 53-59
    Guanylurea dinitramide is regarded as one of the most important dinitramide salts with low sensitivity and proper efficiency. Dinitramide salts such as Ammonium dinitramide and Guanylurea dinitramide can be used as oxidizing agents inrocket, guns and gas-producing propellant formulations. Besides, the application of these materials with smaller particle size my result in the higher efficiency of the composites due to the increase in their surface amount as well as the correction of the related defects in their crystal structures. In this study, Guanylurea dinitramide was obtained from potassium sulfamate salt (40% yield), and then it was characterized. For the preparation of the particles under 20 microns for use in gun propellants, the solvent/anti-solvent crystallization method was taken in to account. Furthermore, influential factors on the size and shape of the particles (e.g., concentrations, purity of anti-solvent, effect of freezing, and type of drying) were investigated using scanning electron microscopy images, and subsequently some particle size in the range of 20 microns to 300 nm were produced.
    Keywords: Guanylurea dinitramide, solvent, anti, solvent crystallization method, Grading
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Effect of Double Sizes (Coarse/Fine) Ammonium Perchlorate on the Viscosity of Composite Solid Propellant
    S. M. Amini, M. H. Keshavarz*, M. Ghorbani Faraz, A. Mousaviazar, M. Aghayari Pages 63-66
    Concentrated suspension of binders in composite propellant causes a complex phenomena so that controlling of rheology properties is difficult due to high percentage of fillers. Composite solid propellant contains paste suspension of mixtures of different components, e.g. oxidizer, fuel and binder. Increasing the percentage of solid phase without increment of viscosity is an important subject in the production of solid propellant. This problem can be solved using two different particle sizes distribution. Five samples of composite solid propellants on the basis of hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB) with 85% of solid phase containing dual sizes of ammonium perchlorate (AP) have been prepared. These samples have different coarse/fine ratios between 80/20 to 60/40. It was found that optimum temperature for casting of propellant is greater than 40C. The best ratio for obtaining the least viscosity is 70/30 coarse/fine ratio.
    Keywords: Rheology, composite solid propellant, minimal smoke, HTPB, AP, viscosity
    Abstract View Paper Original: Persian