فهرست مطالب

فصلنامه مواد پر انرژی
سال دهم شماره 3 (پیاپی 27، پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/10/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • رضا فارغی علمداری *، راضیه هاتفی پور صفحات 3-12
    تعدادی از مایعات یونی پایه مونو و دی ایمیدازولیوم با آنیون دی سیانامید سنتز و شناسایی شدند. سنتز این ترکیبات از طریق واکنش آلکیلاسیون N- متیل ایمیدازولیوم و به دنبال آن فرایند تعویض آنیون انجام شد. شناسایی ساختار مایعات یونی جدید سنتز شده از طریق طیف سنجی های FTIR و 1HNMR و آنالیز عنصری انجام گرفت. در میان مایعات یونی سنتز شده، خواص حرارتی مایع یونی 1،6- بیس (3- متیل ایمیدازولیوم -1– ایل) هگزان دی سیانامید [MIm2C6.DCA2] با استفاده از آنالیز وزن سنجی حرارتی(TG) و آنالیز گرماسنجی افتراقی (DSC) مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه حرارتی این مایع یونی گرمازا بوده و این مایع یونی تا دمای °C300 پایدار حرارتی است. همچنین، زمان تاخیر در احتراق (ID) مایع یونی انتخاب شده توسط دوربین سرعت بالا اندازه گیری شد. ID اندازه گیری شده برای این مایع یونی ms37 است.
    کلیدواژگان: مایعات یونی هایپرگول، مایعات یونی مونو و دی ایمیدازولیوم، آنیون دی سیانامید، خواص ترموشیمیایی
  • سید حسین حسینی، سید محمدرضا خلیلی * صفحات 13-25
    در این مقاله به تحلیل عددی سه بعدی ضربه کم سرعت بر صفحات ساندویچی مستطیلی با رویه های چندلایه فلز-الیاف پرداخته شده و تاثیر جنس الیاف، جنس فلز در رویه ها، انرژی ضربه زننده، ضربه خارج از مرکز و پیش تنش دومحوری صفحه ای در پاسخ سازه مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، بجای استفاده از تئوری های تقریبی ورق، از شبیه سازی سه بعدی ضربه در نرم افزار آباکوس برای استخراج پاسخ های ضربه بر پایه تئوری الاستیسیته سه بعدی استفاده گردیده است. برای صحت سنجی، نتایج عددی با نتایج تجربی ارائه شده در مرجع دیگر مقایسه گردیده و صحت مدل عددی مورد تایید قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که در حالت ضربه خارج از مرکز و در حالت پیش تنش دومحوری کششی به دلیل کاهش آزادی حرکت کلی ورق، نیروی تماسی و میزان انرژی جذب شده توسط سازه افزایش می یابد که نتیجه آن افزایش احتمال آسیب پدید آمده می باشد. همچنین با تحلیل هم زمان ضربه خارج از مرکز تحت پیش بار دوبعدی، مشخص شد که اثر پیش بار دارای تابعیت مکانی می باشد بگونه ای که بیشترین اثر پیش بار در مرکز رخ می دهد و هر چه از مرکز دور و به تکیه گاه ها نزدیک تر می شویم از اثر پیش بار کاسته می شود.
    کلیدواژگان: ضربه کم سرعت، ورق ساندویچی، چندلایه فلز، الیاف، پیش تنش دومحوری صفحه ای
  • منصور شهید زاده *، سیدعلی صاحب علم صفحات 27-39
    پلی بو تا دی ان با گروه هیدروکسیل انتهایی مهمترین و پرکاربردترین بایندر مورد استفاده در پیشرانه های کامپوزیت است. با این وجود، رزین HTPB یک پیش پلیمر خنثی محسوب شده و امتزاج پذیری مطلوبی با نرم کننده های پر انرژی متداول ندارد. در این تحقیق دو نوع نرم کننده پرانرژی نیترات استری، 2- اتیل هگزیل نیترات(2EHN) و 2- اتیل -2- بوتیل- 1،3 دی نیترات پروپان(EBDP)، با نسبت C/-NO2 بزرگتر از 4، سنتز و با طیف سنجی FT-IR و 1H-NMR شناسایی شد. کارایی این ترکیبات به عنوان نرم کننده انرژی زا، با اندازه گیری و محاسبه خواصی مانند دمای تجزیه شدن، دمای احتراق، دمای انتقال شیشه ای و دمای تشکیل نرم کننده بررسی شد. همچنین برای ارزیابی سازگاری نرم کننده ها با رزین HTPB، از پارامتر حلالیت هانسن نرم کننده ها و همچنین اندازه گیری دمای انتقال شیشه ای به روش کالریمتری پیمایشی تفاضلی (DSC) استفاده شد. مقدار کوچک پارامتر امتزاج پذیری (∆δ) و حضور یک دمای انتقال شیشه ای در ترموگرام DSC موید سازگاری نرم کننده ها در رزین HTPBاست. بعلاوه اندازه گیری ویسکوزیته رزین HTPB در حضور درصدهای مختلف وزنی از نرم کننده، نشان داد که مخلوط (1:1) دو نرم کننده بیشترین کاهش ویسکوزیته را برای فرایند پذیری رزین HTPB فراهم می کند.
    کلیدواژگان: نرم کننده انرژی زا، 2EHN، EBDP، سازگاری، پلیمرHTPB، پارامتر حلالیت
  • محمدرضا نایب حسینی *، محمد فردوسی، احد جهانیان، اصغر نجفی، ابوالفضل تقیان نسب صفحات 41-47
    پیشرانه ها در طول مدت انبارداری دست خوش تغییراتی شده و به تدریج تجزیه و تخریب میشوند. لذا هر پیشرانهای دارای طول عمر مفیدی است که پس از سپری شدن آن، دیگر قابل استفاده نمیباشد. ردیابی کاهش میزان پایدار کننده موجود یکی از عناصر مهم در تعیین مدت زمان انبارداری ایمن پیشرانه ها می باشد. در این مقاله با انجام کهولت تسریع یافته بر روی یک نمونه پیشرانه دوپایه، و سپس استخراج شیمیایی نمونه ها، ردیابی کاهش پایدارکننده انجام گردید. مدل های سینتیکی استفاده شده از نوع مرتبه صفر، مرتبه یک، مرتبه دو، روش پروتکل ناتو و روش برتوله می باشد. سپس پارامترهای سینتیکی واکنش کهولت و طول عمر انبارداری آن، با استفاده از چندین مدل و روش مختلف سینتیکی، بر مبنای کاهش 50% از پایدارکننده تخمین زده می شود. در نهایت طول عمر پیش بینی شده برای مدل سینتیکی مرتبه صفر، مرتبه اول، مرتبه دوم، پروتکل ناتو و روش برتوله به ترتیب در حدود 58، 45، 35، 31 و 14سال تخمین زده شد.
    کلیدواژگان: سینتیک، پیشرانه، کهولت تسریع یافته، طول عمر
  • هاشم بابایی *، توحید میرزابابای مستوفی، ابوالفضل درویزه، مجید علی طاولی، سحر رسولی، پوریا نیک نژاد صفحات 49-57
    در این مقاله به بررسی تجربی و عددی تغییر شکل پلاستیک ورق های فولادی مستطیلی با روش انفجار مخلوط گازها پرداخته می شود. در این سری از آزمایش ها، ورق های فولادی باضخامت های مختلف تحت اثر فشار شوک ناشی از انفجار با سرعت بالا تغییر شکل یافته اند. همچنین فشار حاصل از انفجار مخلوط گازها با استفاده از سنسور فشار پیزوالکتریکی بعد از انفجار اندازه گیری شده است. نتایج تجربی مربوط به اثر پارامترهایی نظیر درصد مخلوط گاز، ضخامت ورق و شرایط مرزی بر توزیع کرنش طولی، عرضی و قطری و همچنین خیز مرکز ورق، ارائه شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS/EXPLICIT انجام می گیرد. برای صحه گذاری مدل عددی، نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه شده، این مقایسه نشان می دهد که نتایج عددی با نتایج تجربی به دست آمده سازگاری قابل قبولی دارد و به طورکلی تمامی داده ها در محدوده قابل اطمینان قرار می گیرد. بنابراین استفاده از این مدل عددی برای پیش بینی پروفیل تغییر شکل و خیز مرکز ورق فولادی مستطیلی، مطلوب است.
    کلیدواژگان: شکل دهی با انفجار مخلوط گازها، تغییر شکل پلاستیک، شبیه سازی عددی، ورق مستطیلی گیردار
  • معین گنجی، یونس کریمی کاکاوند، علی مهدی پور عمرانی *، علی علیزاده صفحات 59-67
    تراکم پودر انفجاری یکی از روش های توسعه یافته متالورژی پودر می باشد که با توجه به محدودیت های روش متالورژی پودر سنتی جهت شکل دهی پودر مواد، توسعه یافته است. در این فرآیند به منظور دست یابی به دانسیته بالاتر به جای استفاده از نیروی پرس از انرژی آزادشده ی انفجار یک ماده منفجره برای فشردن و زینترینگ همزمان پودر استفاده می شود. تراکم پودر انفجاری با دو روش اصلی مستقیم و غیرمستقیم قابل انجام است. در این مقاله ضمن معرفی روش های مختلف تراکم پودر انفجاری و پیشینه تحقیقات انجام شده در این زمینه، شبیه سازی آن به منظور شکل دهی پودر Al-B4C با استفاده از نرم افزار Autodyn انجام گرفته و اثر نسبت جرمی ماده منفجره به پودر و ضخامت لایه آب بر فشارهای ایجادشده در محیط پودر به صورت نمودارهای فشار – زمان بررسی شده است. در ادامه با استفاده از روش انفجاری دیسک هایی از پودر مذکور و با چگالی99% چگالی تئوری تولید شد.
    کلیدواژگان: تراکم پودر انفجاری، موج شوک، پودر Al، B4C
  • احمد ملایی، محمدرضا رحیمی پور *، محمد علی دهنوی صفحات 69-78
    پودر آلومینیوم از اجزای رایج مواد پر انرژی است. با کاهش اندازه ذرات، نسبت سطح به حجم افزایش یافته و در نتیجه واکنش پذیری این فلز بهبود می یابد. در این تحقیق اثر بکارگیری نوعی پودر آلومینیوم نانو ساختار بر خواص فیزیکی، حرارتی، مکانیکی و عملکردی یک ماده منفجره پلاستیکی بر پایه HMX بررسی شد. نتایج نشان داد که جایگزین کردن پودر آلومینیوم نانو ساختار به جای پودر میکرونیزه در فرمولاسیون، دانسیته تجربی نمونه را به میزان 5/2% افزایش می دهد. این جایگزینی همچنین موجب افزایش سختی و استحکام کششی نمونه به ترتیب تا Shore D 18و MPa 67/0 می شود؛ اما مقدار کرنش در نقطه شکست از 5/10 به 8/9 درصد کاهش می یابد. بررسی رفتار حرارتی نمونه ها به روش DSC نشان دهنده اثر کاتالیستی پودر آلومینیوم نانو ساختار بر دمای انتقال فاز و دمای تجزیه خودبخودی ماده منفجره HMX است. این اثر کاتالیستی حساسیت به ضربه ترکیب انفجاری را حدودا 7/7 درصد افزایش می دهد. در تست عملکردی به روش ایجاد دندانه در صفحه، مشخص شد که استفاده از پودر آلومینیوم نانو ساختار تاثیر قابل توجهی در بهبود مشخصات انفجاری خرج PBX ندارد.
    کلیدواژگان: پودر آلومینیوم نانو ساختار، ماده منفجره پلاستیکی، سختی، استحکام، پایداری حرارتی، آزمون دندانه
|
  • Reza Fareghi Alamdari *, Razieh Hatefipour Pages 3-12
    Some mono and di imidazolium-based ionic liquids with dicyanamide were synthesized and characterized. The synthesis of these compoundes were done based on alkylation reaction of N-methylimidazole followed by anion exchange. The structure of novel ionic liquids were identified by using FT-IR, 1HNMR spectroscopies and elemental analysis. Among the synthesized ionic liquids, thermal properties of 1,6- bis(3-methylimidazolium-1-yl)hexane dicyanamide [MIm2C6.DCA2] were studied with thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). Thermal decomposition of this ionic liquid was exothermic and it was thermally stable up to 311 °C. In additional, the ignition delay (ID) of selected ionic liquid was measured by high speed camera. The measured ID for this ionic liquid was 37 ms.
    Keywords: Hypergolic Ionic Liquid, Mono, di imidazolium based Ionic Liquids, Dicyanamide anion, Thermochemical properties
  • S. H. Hosseini, S. M. R. Khalili* Pages 13-25
    In the present paper, three-dimensional numerical analysis of low-velocity impact of rectangular sandwich plates with fiber metal laminate (FML) face sheets is investigated. In contrast to the available models which have used the approximate plate theories, a 3D finite element simulation is utilized for extracting the impact responses based on the elasticity theory. Finally, the effects of different parameters such as fiber type, metal type, indenter energy, eccentricity and the in-plane preloads on the impact responses of the structure are investigated. Numerical results are compared with the experimental data presented in the literature and the numerical model is verified. The simulation results showed that in the cases of the eccentric impact and presence of the tensile preloads, the contact force increases due to the less movability of the impacted point of the plate; a fact that may lead to higher damages.
    Keywords: Low Velocity Impact, Sandwich Plate, FML, In plane Biaxial Prestress
  • A. Sahebalam, M. Shahidzadeh* Pages 27-39
    Hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB) is the most important and versatile binder used in the formulation of composite solid propellant. However, HTPB is an inert binder and immiscible with traditional energetic plasticizers. In this research, two types of energetic plasticizer, 2-ethylhexyl nitrate (2EHN) and 2-ethyl-2-buthyl-1,3 dinitrate propane (EBDP), which have C /-ONO2 ratio greater than 4 are synthesized and characterized by FT-IR and 1H NMR. Performance of these compounds as energetic plasticizer have been investigated by measuring their heat of decomposition, heat of combustion, glass transition temperature and heat of formation. In addition, the compatibility of the selected plasticizers with HTPB, have been evaluated by calculation of Hansen solubility parameter and measurement of glass transition temperature (Tg) by differential scanning calorimeter (DSC). Low value of miscibility parameter (Δδ) and appearance of a single glass transition Tg is a reason for miscibility of the plasticizer in HTPB and formation a homogeneous binder/plasticizer system. Furthermore, the viscosity measurement of resin in different weight percent of plasticizer have shown that the equal mixture of two plasticizers provide the best results for process ability of resin.
    Keywords: Energetic Plasticizer, 2EHN, EBDP, Polymer of HTPB, Compatibility, Solubility Parameter
  • M. R. Nayebhosseini *, M. Ferdowsi, A. Jahanian, A. Najafi, A. Taqian, Nasab Pages 41-47
    Propellants are decomposed slowly during storage. So each propellant has useful life time which more than that time propellant is not safe and cannot used. Tracing of propellant stabilizer consumption is one of the important methods for determination of storage life time period of a propellant. In this article by accelerated aging on a double-base propellant and then chemical extraction of stabilizer, Tracing of propellant stabilizer consumption is done. Kinetic models which used are zero order, First order, Second order, NATO method and Bertholet. Then kinetic parameters of aging reaction and storage life time of propellant for 50% consumption of stabilizer by different methods are estimated Finally predicted lifetime for Zero order, First order, Second order, NATO method and Bertholet are 58, 45, 35, 31 and 14 years respectively.
    Keywords: Kinetic, Propellant, Accelerated Aging, Life time
  • H. Babae *, T. Mirzababaie Mostofi, A. Darvizeh, M. Alitavoli, S. Rasouli, P. Niknejad Pages 49-57
    In this paper, the plastic deformation of clamped rectangular steel plates is investigated both experimentally and numerically using gases mixture detonation approach. In this series of experimental tests, the steel plates with various thicknesses were deformed under shock wave effect which had been caused by high velocity rate explosion. Also, the pressure of gases mixture detonation was measured after detonation by piezoelectric pressure transducer. The experimental results related to effect of parameter such as the percentage of gas mixture, plate thickness and boundary condition on longitudinal, transverse and diagonal strain distribution were presented. The numerical simulation is carried out using the finite element analysis software ABAQUS/Explicit. To validate the numerical simulation, the obtained results of simulation were compared with experimental ones. This comparison demonstrates that the numerical results have satisfying compatibility with experimental results. In general, all data is in the reliable range. Hence, utilizing the mentioned numerical model is appropriate for predicting the deformation profile and also the midpoint deflection of rectangular steel plate.
    Keywords: Gases Mixture Detonation Forming, Plastic Deformation, Numerical Simulation, Clamped Rectangular Plate
  • Moein Ganji, Yoones Karimi Kakavand, Ali Mehdipoor Omrani *, Ali Alizade Pages 59-67
    Explosive powder compaction is one of the developed methods of powder metallurgy that has been investigated due to the limitations of the traditional powder metallurgy. In the process in order to achieve higher density, instead of pressing force the energy released by the explosion of an explosive is used to compact and sinter the powder simultaneously. Explosive powder compaction can be done by the two main methods, direct and indirect. In this paper, within the introduction of different methods of explosive powder compaction and the history of conducted researches, Simulation has been operated with AUTODYN software to simulate the forming procedure of the Al-B4C powder, and the effects of the mass ratio of explosion to powder and water layer thickness on the created pressures in the powder ambient was presented in pressure-time diagrams. Next, some discs were made from the mentioned powder by the explosive method, and their density was 99% of theoretical density.
    Keywords: Explosive Powder Compaction, Shock Wave, Al, B4C Powder
  • A. Mollaei, M. R. Rahimipoor *, M. A. Dehnavi Pages 69-78
    Aluminum powder is a common ingredient in energetic materials. Reactivity of this metal can be improved by reducing the particle size, due to their larger surface/volume ratio. In this research, the effects of using nano-structured aluminum powder investigated on physical, thermal, mechanical and explosive characteristics of an HMX-based PBX. The results indicated that the experimental density increased up to 2.5 percent by replacement of the nano-structured aluminum powder instead of micronized aluminum. It has also shown that this replacement caused to the hardness and tensile stress enhanced to 18 Shore D and 0.67 MPa, respectively. On the other hand, the elongation at maximum stress decreased from 10.5 to 9.8 percent. Furthermore, a catalytic effect has been shown in phase transition and self-decomposition temperatures of HMX in DSC analysis. This catalytic effect increased the impact sensitivity of composition up to 7.7 percent. Based on comparative dent test, it is established that the nano-structured aluminum powder has no considerable effect on detonation characteristics of PBX charge.
    Keywords: Nano, structured Aluminum powder, PBX, Hardness, Strength, Thermal stability, Dent test