فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 36، زمستان 1396)
  • سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 36، زمستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1397/01/17
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدرضا خانزاده قره شیران*، حمید ناظمی، حمید بختیاری، محمد جواد قدمی صفحات 207-218
    در پژوهش حاضر تاثیر متغیرهای جوشکاری انفجاری بر رفتار خوردگی اتصال سه لایه انفجاری لوله های Al 5083/Al 1050/St 321 در محیط نمک بررسی شد. جوشکاری انفجاری با بار انفجاری متغیر و تغییر میزان فاصله توقف لوله ها انجام شده است. بدین منظور نمونه های A و B به ترتیب با فواصل توقف 6mm و 6.75mm جوشکاری شدند. نتایج نشان داد که با افزایش فاصله توقف، فصل مشترک از حالت صاف به حالت موجی تغییر کرده است. همچنین نتایج ریز سختی نشان داد که با افزایش فاصله توقف، سختی نمونه ها در همسایگی فصل مشترک افزایش داشته است. در بررسی نتایج طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی مشخص گردید عدد n در نمونه A با فاصله توقف بیشتر، کمتر از نمونه B با فاصله توقف کمتر است و در نتیجه جریان خوردگی در نمونه A بیشتر است که باعث کاهش مقاومت انتقال بار می شود. افزایش انرژی جنبشی برخوردی انتقال یافته در نمونه با فاصله توقف و بار انفجاری بیشتر نیز بر افزایش میزان خوردگی این نمونه ها موثر بوده است
    کلیدواژگان: جوشکاری انفجاری، فاصله توقف، بار انفجاری، آزمون سختی سنجی، آزمون پلاریزاسیون، آزمون امپدانس الکتروشیمیایی
  • سجاد دمیری *، حمیدرضا پوراعتدال، سمانه مسعودی صفحات 219-230
    در این تحقیق، رفتار پایداری حرارتی و سینتیک تجزیه مواد منفجره پنتا اریتریتول تترا نیترات (PETN) و پنتاستیت (شامل %97 PETN و %3 واکس پارافینی) با استفاده از روش های آنالیز حرارتی دیفرانسیلی (DTA) و وزن سنجی حرارتی (TG) غیرهمدما در سرعت های حرارتی 4، 6، 8 و °C/min10 موردمطالعه قرارگرفته است. سپس پارامتر سینتیکی انرژی فعال سازی ( ) با استفاده از انواع روش های مستقل از مدل پیشنهادی توسط اتحادیه بین المللی آنالیز حرارتی و گرماسنجی (ICTAK) تخمین زده شد و با استفاده از روش ویازووکین، بدون نیاز به پارامترهای سینتیکی ضریب آرنیوس و مدل تخریب واکنش، روند کاهش وزن نمونه ها در دماهای مختلف پیش بینی گردید و با نتایج حاصل از نرم افزار آنالیز حرارتی پیشرفته (AKTS) مقایسه شدند. با استفاده از روش های کسینجر، ازاوا، ازاوا-فلاین-وال و KAS، میانگین انرژی فعال سازی برای PETN تقریبا kJ/mol 1/129 و برای پنتاستیت kJ/mol 9/161 به دست آمد. نتایج سینتیکی برای تخمین طول عمر مواد منفجره در دماهای مختلف استفاده شد و با نتایج تجربی حاصل از آزمون های کهولت تسریع یافته و نتایج نرم افزار AKTS مقایسه گردید که در دماهای بیش از °C 100 نتایج رضایت بخشی به دست آمد.
    کلیدواژگان: ماده منفجره، PETN، پنتاستیت، آنالیز حرارتی DTA-TG، نرم افزار AKTS، کاهش وزن
  • علیرضا قاسمی نسب، حمیدرضا زارعی*، علیرضا داودی نیک، محمد رضایی صفحات 231-239
    در این مقاله به بررسی تاثیر آغشته سازی الیاف پلی پروپیلن با مدول بالا به سیال غلیظ شونده برشی بر میزان جذب انرژی ضربه با سرعت بالا در آنها پرداخته شده است. سیال مورد استفاده از پراکنده شدن ذرات نانو سیلیکا در پلی اتیلن گلیکول در دو حالت 42% و 44% حاصل شده است. آزمایشات نفوذ انجام شده در این تحقیق مطابق با استاندارد NIJ 0101-04 می باشد. نتایج تحقیق بیانگر آن است که مقاومت به نفوذ الیاف پلی پروپیلن با مدول بالا وقتی آغشته به مایع غلیظ شونده برشی شوند، بهبود قابل ملاحظه ای خواهد یافت. این مقاومت بطور چشمگیری به درصد جرمی سیال وابسته است. بطوریکه با افزایش 2% سیال غلیظ شونده برشی (در درصدهای جرمی 42% و 44% )، مقاومت به نفوذ درمقابل پرتابه نوک مخروطی، به میزان تقریبی 9/38 درصد افزایش می یابد. اضافه نمودن نانو ذرات کربن به مایع غلیظ شونده، بدلیل کاهش میزان اصطکاک بین پرتابه و هدف، سبب کاهش مقاومت به نفوذ الیاف پلی پروپیلن آغشته به این مایع می شود. همچنین در تعداد لایه مساوی از پارچه، میزان عقب نشینی خمیر الاستیک در پشت هدف، در نمونه الیاف پلی پروپیلن آغشته به مایع غلیظ شونده برشی 44%، در برابر برخورد با پرتابه کروی بطور میانگین 39/67 درصد کمتر از پارچه ساده است.
    کلیدواژگان: مایع غلیظ شونده برشی، ضربه بالستیک، پلی پروپیلن با مدول بالا
  • محمد میر، هادی صبوری * صفحات 241-253
    در این پژوهش، تخریب پیش رونده مواد کامپوزیت بافته شده در اثر ضربه سرعت بالا به روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار می گیرد. ابتدا ضروت تحلیل مسائل ضربه در مواد کامپوزیت با استفاده از روش تخریب پیش رونده شرح داده شده و در ادامه، مدل های مادی موجود برای این گونه تحلیل، بررسی می شود. روابط حاکم بر آستانه خرابی و مودهای آن و همچنین پیشرفت تخریب، بیان می گردد. این روابط با درنظرگیری اثر نرخ کرنش بر تغییر مدول ها و استحکام های ماده کامپوزیتی، ارائه گردیده است. بر اساس روابط حاکم، یک مدل مادی تعریف شده توسط کاربر در نرم افزار ال اس-داینا ساخته شده است. مدل مادی تهیه شده، قابلیت شبیه سازی و تحلیل مودهای مختلف خرابی شامل تخریب کششی یا فشاری الیاف، تخریب عرضی و برشی داخل صفحه، تخریب خارج صفحه و لایه شدگی و همچنین له شدگی را دارا می باشد. با استفاده از این مدل مادی، ضربه بالستیک در هدف های چهارلایه و هشت لایه کامپوزیتی مورد بررسی قرار می گیرد. تغییرات سرعت لحظه ای پرتابه در سرعت هایی کمتر و بیشتر از حد بالستیک ارائه شده و سرعت حد بالستیک هر صفحه چندلایه، تعیین می گردد. دو رویکرد صرف نظر یا درنظرگیری اثرات نرخ کرنش، باعث به دست آمدن پاسخ-های متفاوتی برای سرعت حد بالستیک می گردند. همچنین میزان تغییرات مدول و استحکام در جهت الیاف بر اساس نرخ کرنش و رشد پارامتر خرابی برای نقاط نزدیک و دور از محل ضربه و همچنین مناطق میانی، مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: تخریب پیشرونده، نفوذ، سرعت حد بالستیک، اثرات نرخ کرنش
  • حسین سوری *، سید هادی معتمدالشریعتی، خداکرم غلامی صفحات 255-263
    دستگاه VLIP یکی از ابزارهای مقایسه کارآیی مواد منفجره با یکدیگر است. این دستگاه شامل یک صفحه فلزی است که بالای ماده منفجره قرار گرفته و در اثر انفجار به صورت عمودی پرتاب می شود. ایمپالس وارده به صفحه، سنجه ای برای قدرت مواد منفجره است. با توجه به ارزان قیمت بودن دستگاه VLIP، در این مقاله روشی برای تعیین معادل TNT مواد منفجره با استفاده از VLIP ارائه شده است. بدین منظور ابتدا پدیده انفجار در هوا در مجاورت صفحه VLIP شبیه سازی شده و با مقایسه با تست های تجربی از دقت شبیه سازی ها اطمینان حاصل شده است. سپس ارتباط بین ایمپالس وارده به صفحه VLIP و معادل TNT ماده منفجره مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که از ابزار VLIP به صورت مستقیم برای تعیین معادل TNT مواد منفجره نمی توان استفاده کرد. بلکه لازم است تعدادی تست انفجار TNT در وزنهای مختلف انجام و ایمپالس وارده به VLIP ثبت شود. به این طریق این دستگاه کالیبره شده و می توان از آن برای تعیین معادل TNT سایر خرج ها استفاده شود. بر این مبنا در مقاله حاضر روابطی برای تعیین معادل TNT مواد منفجره جدید با استفاده از آزمون VLIP استخراج شده است.
    کلیدواژگان: انفجار، معادل TNT، VLIP، ایمپالس، اتوداین
  • احمد ملایی *، مهدی اشرفی، علی محمدی، سید مهدی سدابی صفحات 265-273
    PBXN-111 یک ماده منفجره زیرآبی قابل ریخته گری- پخت و حاوی اجزای اصلی RDX. آمونیوم پرکلرات، پودر آلومینیم و بایندر HTPB است. در این تحقیق پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی تجزیه حرارتی این ماده منفجره پلاستیکی با دو روش محاسباتی کسینجر و فلاین- وال اوزاوا (FWO) مبتنی بر داده های گرماسنجی روبشی تفاضلی و تحت شرایط غیرهم دما با سرعت های گرمایش 5، 10، 15 و 20 درجه سلسیوس بر دقیقه بررسی شده است. نتایج نشان داد که این خرج دارای پایداری حرارتی بالغ بر C° 200 است. با افزایش سرعت گرمایش در آنالیز، دمای تجزیه حرارتی RDX، به عنوان فعال ترین جزء PBX، افزایش می یابد. مقدار انرژی فعال سازی تجزیه RDX در حدود 16% نسبت به حالت خالص آن افزایش یافته است. متوسط مقادیر آنتالپی، انرژی آزاد گیبس و آنتروپی فعال سازی تجزیه حرارتی به ترتیب kJ/mol 34/311،kJ/mol 57/122 و J/mol.K 69/373- است. همچنین متوسط مقادیر دمای بحرانی انفجار گرمایی و دمای اشتعال 500 روز برای PBXN-111 به ترتیب 35/198 و 95/120 درجه سلسیوس است.
    کلیدواژگان: PBXN، 111، آنالیز حرارتی، پارامترهای سینتیکی، خواص ترمودینامیکی
  • محمدرضا نایب حسینی*، محمد فردوسی صفحات 275-284
    پایداری شیمیایی در پیشرانه ها از جمله مسائل مهم در انبارداری این گونه مواد محسوب می شود. در این مقاله به بررسی پایداری شیمیایی و حرارتی در دو نمونه پیشرانه دو و تک پایه پرداخته شد. در آزمون کاهش جرم در دمای °C 90، بعد از 18 روز کاهش جرم برای هردو نمونه کمتر از 3% است. با اندازه گیری میزان پایدارکننده مشخص گردید میزان پایدارکننده باقی مانده در نمونه های کهولت یافته نسبت به نمونه های تازه، از 10% بیشتر است. همچنین نتایج محاسبات سینتیکی حاصل از آزمون کالریمتری روبشی تفاضلی (DSC) هیچ گونه تغییر محسوسی در گرمای واکنش و پارامترهای سینتیکی نشان نداد. در آزمون پایداری در تمامی نمونه ها به غیر از نمونه دوپایه کهولت یافته در °C90 برای 18روز حجم گاز کمتری نسبت به حالت استاندارد آزاد کردند. همچنین گاز آزاد شده از این توسط دستگاه اسپکترومتری تحرک یونی شناسایی گردید و مشخص شد که ترکیب اصلی گاز آزاد شده، اکسید های نیتروژن (NOX) استآزاد شدن گازهای NOX بیانگر این نکته است که این نمونه در حالت خودکاتالیستی قرار دارد.
    کلیدواژگان: ییشرانه، پایداری حرارتی، کهولت تسریع یافته، آنالیز حرارتی، کاهش جرم
|
  • Mohammadreza Khanzadeh Gharah Shiran *, Hamid Nazemi, Hamid Bakhtiari, Mohammadjavad Ghadami Pages 207-218
    In the present research, the influences of explosive welding parameters on the corrosion behavior of the three layer explosive welds of the tubes Al 5083 / Al 1050 / stcr18Ni9Ti in the salt environment was investigated. The selected parameters included the stand-off distance and the thickness of the explosive charge. Therefore, two samples A and B were welded with stand-off distances of 6 and 6.75 mm respectively. The results showed that with increasing the standoff distance, the straight interface transited to the wavy interface. The results showed that, with increases in the standoff distance, the hardness near the interface was increased. The results of the electrochemical impedance spectroscopy showed that the number n in sample A is lower than that of sample B and as a result, the corrosion current in sample A is higher which leads to the reduction of the charge transfer resistance. The increase in the transferred impact kinetic energy in the sample with higher stand-off distance and explosive charge thickness was also effective on the increase in the corrosion.
    Keywords: Explosive welding, Standoff Distance, Explosive Ratio, micro, hardness test, Polarization Test, Electrochemical Impedance Test
  • S. Damiri*, H. R. Pouretedal, S. Masoodi Pages 219-230
    In this research, the thermal stability and decomposition kinetics of pentaerythritol tetranitrate (PETN) and Pentastite explosives have been studied experimentally using non-isothermal differential thermal analysis (DTA) and thermo-gravimetric (TG) methods at heating rates of 4.0, 6.0, 8.0 and 10.0 °C/min. The kinetic parameter of activation energy (Ea) and critical ignition temperature for thermal decomposition of these explosives have been evaluated by the model-free methods proposed by the International Confederation for Thermal Analysis and Calorimetry (ICTAC). The Vyazovkin isoconversional method was used without need for the Arrhenius factor and reaction mechanism. The mechanisms of the reactions and mass loss route of the samples in different temperatures were predicted and compared with the results of advanced kinetics and technology solutions (AKTS) software. The mean kinetic parameter of activation energy of exothermic decomposition of the PETN and Pentastite explosives as calculated by the Kissinger, Ozawa, Ozawa-Flynn-Wall and KAS methods were 129.1 kJ/mol and 161.9 kJ/mol, respectively. These results were used to estimate the mass loss and predict the lifetime of the explosives. , and also they were statistically compared to experimental accelerated aging and AKTS results and showed satisfactory outcomes at > 100.0 °C.
    Keywords: Explosive, PETN, Pentastite, DTA, TG thermal analysis, AKTS software, Mass loss
  • Alireza Ghaseminasab, Hamidreza Zarei *, Alireza Davoodinik Pages 231-239
    This paper is investigated the effect of impregnation of the high modulus polypropylene shear thickening fluid. Fluid using silica nanoparticles dispersed in polyethylene glycol in both 42% and 44% has been achieved. The penetration tests conducted in this study is in accordance with NIJ 0101-04. The results are evinced that the penetration resistance is improved by impregnation of high modulus polyethylene fibers. This resistance was saliently affected by percentage of nanoparticles dispersed in polyethylene glycol. Whereas by increasing 2% of nanoparticles dispersed in polyethylene glycol (from 42% to 44%), the penetration resistance is increased about 38.9 %. When the carbon Nano tube is inserted in shear thickening fluid, due to reduction of the friction between projectile and target, results decrease in penetration resistance of polypropylene target. When the number of layers is equal, the penetration depth in backing material when 44% impregnated polypropylene fabrics is tested against spherical projectile, is 67.39 percent lower that non impregnated fabrics.
    Keywords: Shear thickening fluid, ballistic impact, high modulus polypropylene
  • Hadi Sabouri Dr * Pages 241-253
    In this research, progressive damage of woven composite materials due to high velocity impact is investigated via finite elements method. Necessity of impact analysis of composite materials using progressive damage method is detailed and available material models for this type of analysis is discussed. Governing equations at onset of failure and failure modes as well as damage growth is expressed. Stain rate effects are contained in dynamic modulus and strength of composite materials. A user defined material model was supplied in LS-DYNA. Different failure modes such as axial failure in fibers due to tension or compression, in-plane lateral and shear failure, out of plane failure and delamination and crushing may be simulated. Ballistic impact in four and eight layered composite targets is investigated using this UMAT. Variation of projectile velocity in terms of time is studied on velocities less than and more than ballistic limit velocity. Two different responses are achieved by considering or neglecting strain rate effects. Also, variation of elastic modulus and strength in fiber direction as function of strain rate and damage growth is investigated for near field, far field and midrange of impact zone.
    Keywords: Progressive Damage, Penetration, Ballistic Limit Velocity, Strain Rate Effects
  • Hossein Soury Dr *, Seyyed Hadi Motamedoshariati, Khodakaram Gholami Pages 255-263
    The VLIP is a usefull system to compare the high explosives efficiency. This device includes a metallic plate which located above the explosive material and upthrown vertically due to the explosion. The exerted impulse on the plate is used as a meter to determine the explosives efficiency. Since the VLIP system has a low cost, in this paper a method based on VLIP is presented to determine the TNT equivalency of explosives. In this order airblast near the VLIP plate was simulated numerically at first and then compared with experimental results to confirm the simulation accuracy. Thereafter, relation between the exerted impulse on the VLIP plate and TNT equivalency of explosive material was studied. The results showed that VLIP could not be directly utilized for determination of the explosives TNT equivalency. In fact, performing of some explosion tests on the TNT samples with various weights and recording of the exerted impulse on VLIP plate is essential. These tests help to calibrate the VLIP and then it could be used to determine the TNT equivalence of other explosive materials. In the present paper, some equations were derived based on the mentioned method to determine the TNT equivalency of new explosives by VLIP apparatus.
    Keywords: Explosion, TNT equivalency, VLIP, Impulse, AUTODYN
  • A. Mollaei *, M. Ashrafi, A. Mohammadi, S. A. Moosavi Nadushan Pages 265-273
    PBXN-111 is a cast cured underwater explosive containing RDX, ammonium perchlorate, aluminium powder and HTPB binder. In this research, the kinetics and thermodynamic properties of thermal decomposition of this PBX investigated by Kissinger and Flynn-Wall-Ozawa (FWO) methods based on differential scanning calorimetry under non-isothermal condition with heating rate of 5, 10, 15 and 20 °C/min. Results showed that this charge has thermal stability exceed 200°C. As heating rate in thermal analysis increased, decomposition temperature of RDX, as first unstable ingredient in PBX, increased slightly. Activation energy of RDX decomposition reaction in PBXN-111 increased 16% in comparison with pure RDX. Average enthalpy, Gibbs free energy and entropy of thermal activation were 311.34 kJ/mol, 122.57 kJ/mol and -373.69 J/mol.K, respectively. In addition, average amounts of critical temperature for thermal explosion and 500-day cookoff temperature of PBXN-111 are 198.35 °C and 120.95 °C, respectively.
    Keywords: PBXN, 111, Thermal Analysis, Kinetics parameters, Thermodynamic Properties
  • Mohammad Reza Nayeb Hosseini *, Mohammad Ferdowsi Pages 275-284
    Chemical stability in propellants is important issue. In this article chemical and thermal stability for two kinds of double and single base propellants are investigated. In mass loss test in 90 0C, after 18 days mass loss for both samples is no more than 3%. By stabilizer measurement it was evident that remaining stabilizer content in aged samples are more than 10% in relative to fresh samples. Also kinetic calculation results from Differential Scanning Calorimetry (DSC) Shown no obvious changes for heat of reaction and kinetic parameters. In vacuum stability test, All samples except double base propellant which was aged in 90 °C released less gas volume in relative to standard. Also released gas from this sample are identified by ion mobile spectrometry it was evident that main composition of released gas is nitrogen oxides. Releasing NOX gases indicated that this sample is in autocatalytic State.
    Keywords: Propellant, Thermal Stability, Accelerated Aging, Thermal Analysis, Mass Loss