فصلنامه مواد پر انرژی
سال هفدهم شماره 2 (پیاپی 54، تابستان 1401)

وقوع انفجار، عمدتا ناشی از عوامل پیش بینی نشده ای، همچون حملات تروریستی و یا ایجاد اخلال در عملکرد و در پی آن انفجار مراکز تاسیسات و زیربنایی سازه ها در اثر فرسودگی و یا عدم رعایت ضوابط می باشد. با توجه به اهمیت ویژه سازه های بتن مسلح در صنعت ساختمان و گستردگی استفاده از سیستم باربری جانبی قاب خمشی، در این تحقیق هدف اصلی بررسی آسیب وارده بر قاب های خمشی بتن مسلح تحت بار انفجار است. برای مدل سازی بتن مسلح و به منظور در نظر گرفتن رفتار غیرخطی آن، از روش اصلاح شده بتن آسیب دیده پلاستیک با جدیدترین و کارآمدترین روش برای محاسبه پارامترهای آسیب کششی و فشاری المان های بتن استفاده شده است. شناسایی ماهیت بارهای انفجاری و نحوه اعمال آن به سازه یکی دیگر از مسایل مهمی است که باید موردمطالعه قرار گیرد، در تحقیق حاضر پس از ارایه و تشریح مدل ها و معادلات گذشته برای محاسبه بار انفجار، به تشریح مدل کانوپ  برگرفته از محاسبه اثرات تسلیحاتی و معادلات و منحنی های آیین نامه TM5-855-1 پرداخته شده است. ضمن انجام صحت سنجی نتایج مدل کانوپ، با نتایج آزمایشگاهی و نتیجه مطلوب حاصل شده، به بررسی رفتار قاب سه طبقه بتن مسلح خمشی به صورت سه بعدی در نرم افزار المان محدود ABAQUS پرداخته شده است. بررسی نتایج عددی حاصل از انفجار 50 کیلوگرم TNT در فاصله 5 متری از قاب مزبور نشان می دهد، بیشترین جابجایی نسبی ایجاد شده، مربوط به طبقه اول و دوم (نزدیک به منبع انفجار) 28 میلیمتر می باشد، در کمتر از 04/0 ثانیه برش پایه ای به بزرگی 450کیلونیوتن تجربه می کند و  همچنین میزان آسیب در المان های کششی حدود 97درصد و این میزان آسیب در المان های فشاری در حدود 28 درصد می باشد.  تطابق و نزدیکی نتایج حاصل از مدل سازی عددی به نتایج آزمایشگاهی و با عنایت به هزینه بر و مشکل بودن آزمایش های انفجار، تحلیل عددی می تواند به کاهش تعداد آزمایش های و تفسیر بهتر نتایج کمک شایانی کند.

در تحقیق حاضر به بررسی رفتار خوردگی و تغییرات ریزساختاری ورق های دولایه فولاد-برنز پس از عملیات حرارتی فرآیند جوشکاری انفجاری پرداخته شده است. عملیات حرارتی در دمای 600 درجه سانتی گراد و به مدت 16 ساعت انجام شده است. جهت بررسی ها از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی، میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترون روبشی استفاده شده است. از نتایج آزمون امپدانس الکتروشیمیایی می توان دریافت که بیشترین مقاومت پلاریزاسیون مربوط به نمونه بافاصله توقف 1/5 میلی متر و ضخامت انفجاری 20 میلی متر با Ωcm2 30160 و کمترین آن مربوط به نمونه بافاصله توقف 2 میلی متر و ضخامت انفجاری 45 میلی متر بوده است. بر اساس آنالیز EDS از نمونه بافاصله توقف 1/5 میلی متر و ضخامت انفجاری 20 میلی متر می توان نتیجه گرفت که به علت وجود غلظتی بالای مس در فصل مشترک فولاد - برنز، این فصل مشترک از سرعت خوردگی کمتری نسبت به سایر نمونه ها برخوردار است. نتایج متالوگرافی نمایانگر کاهش دامنه امواج با کاهش ضخامت بار انفجاری است. همچنین در نمونه های عملیات حرارتی شده اندازه دانه های فریت فولاد رشد چشمگیری داشته است و به علت تبلور مجدد پس از عملیات حرارتی دانه های با ظاهر کشیده کناره فصل مشترک دیده نمی شود.

اکسید تیتانیوم (IV)، به عنوان کاتالیزور نرخ سوزش در برخی پیشرانه های جامد مرکب استفاده می شود. با کاهش اندازه ذرات این جزء، ویژگی های نهایی پیشرانه تغییر می کند. در این تحقیق اثرات بکارگیری ذرات اکسید تیتانیوم زیر میکرون تا 5/0 درصد جرمی بر ویژگی های مختلف فرمولاسیون HTPB/AP/Al مورد بررسی قرار گرفت. ذرات TiO2 مصرفی دارای شکل نسبتا کروی با قطر متوسط 300 نانومتر بوده است. بررسی های ویسکومتری نشان داد که استفاده از ذرات TiO2 زیر میکرون سبب افزایش ویسکوزیته پایان اختلاط و کاهش مهلت ریخته گری خمیر پیشرانه می شود. با افزایش مقدار TiO2، استحکام کششی و مدول الاستیک نمونه افزایش می یابد. در حالی که کرنش در حدود 20 درصد کاهش یافته است. استفاده از ذرات ریز TiO2 به میزان 5/0 درصد، نرخ سوزش پیشرانه را به طور متوسط 5 درصد افزایش می دهد. حساسیت دمایی نرخ سوزش در نمونه های حاوی TiO2، کمتر از نمونه فاقد این کاتالیست است. کمترین مقدار حساسیت دمایی مربوط به نمونه حاوی 1/0 درصد TiO2 است.

در این مقاله، اثر نانو کاتالیزوری چارچوب فلز-آلی بر پایه فلز مس و لیگاند بیس تترازول آمین uBT)عامل دار شده با نانو ذرات کبالت (II) اکسید روی رفتار تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات (AP)، با استفاده از گرماسنج روبشی تفاضلی (DSC) بررسی شده است. ابتدا، چارچوب فلز-آلی (CuBTA) از مس(II) کلرید و لیگاند بیس تترازول آمین در اتوکلاو به روش سولوترمال تهیه شد. سپس با استفاده از کبالت (II) نیترات و از روش هم رسوبی چارچوب فلز-آلی مورد نظر با نانو ذرات کبالت (II) اکسید عامل دار شد. مطالعات فازی با دستگاه الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)، و همچنین بررسی تشکیل با استفاده از روش طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) انجام شد. نتایج تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات در حضور چارچوب فلز-آلی (CuBTA) و چارچوب عامل دار شده با نانو ذرات نشان داده است که 5 درصد وزنی کاتالیزگر، دمای تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات را به اندازه C 1/34 و C 1/91 به ترتیب برای چارچوب فلز-آلی و چارچوب فلز-آلی عامل دار شده به وسیله ی انو ذرات کاهش داده است. آنتالپی احتراق این چارچوب های فلز آلی به ترتیب J.g-1 1570 و J.g-1 1375 به دست آمددر این مقاله، اثر نانو کاتالیزوری چارچوب فلز-آلی بر پایه فلز مس و لیگاند بیس تترازول آمین (CuBTA) عامل دار شده با نانو ذرات کبالت (II) اکسید روی رفتار تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات (AP)، با استفاده از گرماسنج روبشی تفاضلی (DSC) بررسی شده است. ابتدا، چارچوب فلز-آلی (CuBTA) از مس(II) کلرید و لیگاند بیس تترازول آمین در اتوکلاو به روش سولوترمال تهیه شد. سپس با استفاده از کبالت (II) نیترات و از روش هم رسوبی چارچوب فلز-آلی مورد نظر با نانو ذرات کبالت (II) اکسید عامل دار شد. مطالعات فازی با دستگاه الگوی پراش پرتو ایکس (XRD)، و همچنین بررسی تشکیل با استفاده از روش طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) انجام شد. نتایج تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات در حضور چارچوب فلز-آلی (CuBTA) و چارچوب عامل دار شده با نانو ذرات نشان داده است که 5 درصد وزنی کاتالیزگر، دمای تجزیه حرارتی آمونیوم پرکلرات را به اندازه C 1/34 و C 1/91 به ترتیب برای چارچوب فلز-آلی و چارچوب فلز-آلی عامل دار شده به وسیله ی انو ذرات کاهش داده است. آنتالپی احتراق این چارچوب های فلز آلی به ترتیب J.g-1 1570 و J.g-1 1375 به دست آمد

تحقیقات دانشمندان در حوزه نفوذ پرتابه های انرژی جنبشی در اهداف بتنی بر روی لوله های بدون خان و استفاده از تفنگ های گازی متمرکز شده است با توجه به اینکه اکثر پرتابه های کالیبر کوچک دارای چرخش هستند، تیوری نفوذ آن ها در هدف بتنی تا به حال بررسی نشده است. دانستن سرعت باقیمانده پرتابه چرخشی برای طراحی سازه های شهری و نظامی مهم است. در این تحقیق اثر چرخش پرتابه های کالیبر mm62/7 و mm7/12در میزان عمق نفوذ هدف ضخیم، قطر قلوه کنی، قطر حفره و سرعت باقیمانده هدف نازک و ضخیم بتنی به صورت عددی بررسی شده است. برای این منظور از نتایج آزمون های تجربی نفوذ پرتابه در هدف بتنی فورستال برای اعتبارسنجی شبیه سازی های المان محدود استفاده شد که قبل از آن حساسیت به مش بررسی شد. نتایج نشان داد که چرخش پرتابه برای کالیبرهای اشاره شده به ترتیب 4/8 درصد و 1/13 درصد بر سرعت باقیمانده تاثیر دارد ولی این تاثیر بر عمق نفوذ به ترتیب 2 درصد و 5/3 درصد است. همچنین به منظور استفاده از معیار فرسایش در شبیه سازی ها رابطه ای خطی برای حداکثر کرنش اصلی بر حسب سرعت به دست آمد.

هدف این پژوهش بررسی عددی دال های بتنی مسلح شده به ورق های حفره دار فولادی تحت بارگذاری انفجار با استفاده از نرم افزار اجزای محدود است. در این پژوهش، ورق های حفره دار فولادی جایگزین میلگردهای فولادی رایج در صنعت عمران شده است. ورق های حفره دار فولادی به دلیل هندسه خاص، با بتن اطراف خود پیوستگی بیشتری دارند. جهت بررسی عددی دال بتنی تحت بارگذاری انفجار، دال بتنی مسلح شده به میلگردهای فولادی یکی از مراجع اشاره شده در ادبیات فنی، در نرم افزار اجزای محدود آباکوس مدل سازی شده و نتایج مدل عددی با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. در گام بعد در مدل صحت سنجی شده، ورق های حفره دار با حجم برابر جایگزین میلگردهای فولادی شده است. در ادامه برای یافتن آرایش بهینه تعداد و قطر حفرات، شش حالت مختلف برای تعداد و قطر حفرات ورق فولادی در نظر گرفته شده و حالت بهینه مبنای مقایسه با دال بتنی مسلح به میلگرد فولادی شده و در بخش مطالعات پارامتریک از آن استفاده شده است. در انتها برای سنجش حساسیت رفتار دال بتنی به پارامترهای مختلف، آنالیز حساسیت عملکرد دال برای پارامترهای فاصله بین ماده منفجره و سطح دال بتنی، وزن ماده منفجره، درصد فولاد مقطع و تنش تسلیم فولاد انجام شده است. بر اساس نتایج، ورق های حفره دار با حجم فولاد مساوی در مقایسه با میلگردهای فولادی باعث کاهش40درصدی جابه جایی حداکثر دال و افزایش شکل پذیری دال بتنی می شود. استفاده از ورق حفره دار فولادی باعث کاهش ترک خوردگی دال بتنی می شود. هم چنین، از میان چهار پارامتر مذکور در بخش مطالعات پارامتریک، عملکرد دال بتنی بیشترین حساسیت را به فاصله بین ماده انفجاری و سطح دال بتنی و وزن ماده انفجاری دارد.