فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 45، بهار 1399)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 45، بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/03/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مسعود ندرلو، حسین سوری*، سید محمدرضا صدیقی صابر، یونس کریمی کاکاوند صفحات 3-15

    در مقاله حاضر به مطالعه انفجار سمپاتیک پرداخته شده است. در این نوع انفجار، موج شاک حاصل از یک ماده منفجره با عبور از محیط های خنثی، باعث القای انفجار در ماده منفجره دوم می شود. مطالعه این پدیده در مبحث ایمنی انبارهای مهمات و حمل و نقل آن ها دارای اهمیت است. در تحقیق حاضر انفجار سمپاتیک در خرج Comp-B مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا تاثیر ضخامت ماده میانجی (گپ) و نوع و ساختار مواد بکار رفته به عنوان مانع در پیش گیری از وقوع انفجار سمپاتیک بررسی شده است. نتایج نشان داد که یک لایه شن با ضخامت مناسب که توسط لایه های نازکی از مواد پلیمری نگه داشته شده است، در مقایسه با سایر مواد کارآیی بالاتری دارد و به خوبی از بروز انفجار سمپاتیک پیشگیری می کند. بررسی ها در این پژوهش گویای عدم انفجار القایی در خرج گیرنده از جنس Comp-B با فاصله 20 میلی متری در حضور تک مانع آهن و همچنین موانع تشکیل شده از جنس شن + پلکسی، شن + اپوکسی، شن + لاستیک به صورت لایه ای می باشد.

    کلیدواژگان: آغازش، انفجار سمپاتیک، مواد شدید الانفجار، موج شاک، اتوداین
  • شهاب نادریان، محمدرضا خانزاده قره شیران، غلامرضا خلج* صفحات 17-26

    در تحقیق حاضر تاثیر فاصله توقف جوشکاری انفجاری بر ساختار و رفتار خوردگی اتصال آلومینیوم 5083- مس مطالعه می گردد. بررسی ریزساختار توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و رفتار خوردگی با آزمون های پلاریزاسیون پتانسیو داینامیک و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی در محیط نمک انجام شد. نتایج حاصل از میکروسکوپی نشان داد که با افزایش فاصله توقف از 5/1تا 5/2 میلیمتر، فصل مشترک از حالت صاف به موجی تبدیل می شود و ضخامت ذوب موضعی در فصل مشترک افزایش می یابد. با مقایسه نتایج طیف سنجی توزیع انرژی مشخص شدکه غلظت آلومینیوم در مناطق ذوب موضعی فصل مشترک با افزایش فاصله توقف، افزایش می یابد. همچنین ترک های عمود بر فصل مشترک در منطقه ذوب موضعی دیده می شود. با افزایش فاصله توقف، نرخ خوردگی افزایش می یابد که دلایل آن، افزایش انرژی جنبشی برخوردی و تغییر شکل پلاستیکی در فصل مشترک اتصال، تغییرات شیب غلظتی و افزایش ضخامت لایه ذوب موضعی است.

    کلیدواژگان: جوشکاری انفجاری، فاصله توقف، فصل مشترک، خوردگی
  • علیرضا معززی مهر طهران*، محمد مهدی پور صفحات 27-37

    «استاد وال های سرد نورد فولادی» از گزینه های نوین ساخت دیوار در ساختمان سازی بشمار می روند. اسکلت اصلی این دیوارها از تعدادی عضو قایم (استاد) تشکیل شده است که معمولا در بالا و پایین خود در داخل دو عضو افقی (ترک) مهار می شوند. یکی از راه های تحلیل و طرح استاد های دیوار، به عنوان عضو مقاوم خمشی تحت بار انفجار، استفاده از تابع مقاومت ایستایی استاد ها است. این تابع در تحلیل های دینامیکی دیوار تحت بار انفجار، جایگزین سختی اعضای باربر می گردد و امکان ساده سازی به یک سیستم تک درجه آزادی را فراهم می سازد. به منظور امکان استفاده از ظرفیت خمشی استادها، تامین مهار جانبی مناسب برای آ ن ها امری ضروری است. در غیر این صورت، کمانش جانبی-پیچشی در استادها پیش از استفاده از ظرفیت خمشی عضو، مانع از شکل گیری مکانیسم مقاوم در این اعضا می گردد. نظر به توضیحات ارایه شده، این پژوهش به بررسی اثر مهار جانبی در مقاومت تحت بار انفجار استاد های دیوار می پردازد. در این راستا با استخراج تابع مقاومت ایستایی استادها در یک نمونه استاد وال مرسوم به کمک تحلیل های المان محدود، حداقل تعداد مهار جانبی و فاصله بهینه قرارگیری مهارها تعیین شده است. بر این اساس استفاده از دو پل به عنوان مهار جانبی، در فاصله تقریبی حدود یک پنجم میان دهانه، به عنوان حالت بهینه مهار جانبی تحت فشار معادل بار انفجار بدست آمد.

    کلیدواژگان: استاد وال سرد نورد فولادی، بار انفجار، تابع مقاومت ایستایی، مهار جانبی، تحلیل المان محدود
  • سید حمیدرضا کریمی تبار، فرنوش باسلیقه*، مجید نیکخواه صفحات 39-45

    به طورکلی با توجه به نقش تونل های ترافیکی در شبکه حمل ونقل شهری و بین شهری و هزینه زیاد اجرا و بهره برداری آن ها، ملاحظات ایمنی و پدافند غیرعامل در این سازه ها اهمیت زیادی دارد. پوشش سازه ای تونل در مواجهه با انفجارهای داخلی تونل ناشی از عملیات خرابکارانه می تواند دچار آسیب های زیادی شود، لذا بررسی تاثیر و آسیب های ناشی از آن، در موضوع پدافند غیرعامل دارای اهمیت فراوانی می باشد. در این مقاله یک انفجار شدید در ارتفاع 3 متری از سطح تونل و در وسط آن، به میزان انرژی معادل 250 کیلوگرم TNT، توسط نرم افزار عددی LS_DYNA مدل سازی شده است. مدل عددی به صورت کوپل کامل سیال و سازه (FSI) صورت گرفته است. جهت ارزیابی پارامترهای دینامیکی سازه، میزان جابجایی و سرعت در پنج نقطه از تونل بررسی شده است. در این تحقیق، مشخصات مهندسی یکی از تونل های موجود در نظر گرفته شده و از دو مقطع D شکل و دایره ای شکل، با عرض 6 متر برای توسعه مدل ها استفاده شده است. نتایج کلی بیانگر آن است که در اثر انفجار داخل تونل، پوشش بتنی دچار آسیب شده و سرعت ماکزیمم ایجادشده در مقطع D شکل، بیشتر از مقطع دایره ای شکل است ولی جابجایی در آن کمتر است.

    کلیدواژگان: تونل، پوشش بتنی، مدل سازی عددی، انفجار، LS، DYNA
  • محمود زیارتی*، جواد ابراهیم زاده صفار صفحات 47-52

    در این کار، خصوصیات ترموشیمیایی و ویژگی های احتراق مخلوط  پیروتکنیکی حاوی Zr-Fe2O3 (زیرکونیوم به عنوان سوخت فلزی و Fe2O3 به عنوان اکسیدان) مورد مطالعه قرار گرفت. نسبت سوخت به اکسیدان بر سرعت و رفتار سوزشی سیستم پیروتکنیکی Zr-Fe2O3 مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش کسر سوخت تا 60٪ سرعت سوزش افزایش می یابد. بطوری که زمان تاخیر مخلوط ها به ترتیب: ترکیب حاوی 70% زیرکونیم> ترکیب حاوی 50% زیرکونیم> ترکیب حاوی 60% زیرکونیم  بود.ترتیب دمای اشتعال مخلوطها نیز بصورت ترکیب حاوی 70% زیرکونیم> ترکیب حاوی 50% زیرکونیم> ترکیب حاوی 60% زیرکونیم  بود. برپایه نتایج بدست آمده، ترکیب پیروتکنیکی Zr-Fe2O3 از نظر حرارتی تا دمای حدود 500 درجه سانتیگراد پایداری از خود نشان می دهد و بدلیل سرعت احتراق و گرمای زیاد می تواند بسته به نوع نیاز، بعنوان جزء تاخیری در حد میلی ثانیه در سیستم های مختلف به کار رود.

    کلیدواژگان: مخلوط Zr-Fe2O3، جزء تاخیری، زیرکونیم، پیروتکنیک
  • مسعود رحمانی، علیرضا نداف اسکوئی، حسین خدارحمی، روح الله حسینی* صفحات 53-66

    از خواص ذاتی برخی مواد نظیر فوم ها، مواد متخلخل و مواد دانه ای توانایی آن ها در میرا سازی موج انفجار است. پژوهش حاضر به منظور بررسی قابلیت مواد دانه ای در استهلاک موج ناشی از انفجار صورت گرفته است. بخش شبیه سازی عددی با استفاده از هیدروکد انسیس اتوداین و بخش تجربی آن به وسیله ی شاک تیوب انجام شده است. از دو ماده ی خاک اره و پوکه ی معدنی که خواص آنهابوسیله تستهای مختلف بدست آمده به عنوان مواد دانه ای در هسته ی پانل ساندویچی استفاده شده است. از روش هیدرودینامیک ذرات جهت مدلسازی مواد دانه ای استفاده گردید. پوکه ی معدنی نتیجه ی به نسبت بهتری از خاک اره در استهلاک موج انفجار داشته است. نتایج نشان می دهند که استفاده از ضخامت کم مواد دانه ای نمی تواند موثر باشد اما مواد دانه ای در ضخامت های بالاتر به خوبی تاثیرگذار خواهند بود. استفاده از این مواد در مواردی تا 88 درصد موج انفجار را کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: مواد دانه ای، استهلاک، موج انفجار، حل عددی، تست تجربی
|
  • M. Naderlou, H. Soury*, M. R. Sedighi Saber, Y. Karimi Pages 3-15

    In this paper, the sympathetic detonation is studied. In this type of detonation, the shock wave of an explosive by passing through a neutral environment (gap) induces the detonation in the second explosive. The study of this phenomenon is important to the safety of the ammunition depot and their transportation. In the present study, the sympathetic detonation in Comp-B has been studied. In this regard, the effect of the thickness of the gap and the type and composition of the materials used as the barrier in preventing the occurrence of sympathetic detonation has been investigated. The results showed that a thick layer of fine sand, held by thin layers of polymeric material, is more efficient than other materials and can prevent sympathetic detonation well. The results indicate that a 20 mm single iron barrier and also 20 mm barriers consisting of sand + Plexiglas, sand + epoxy and sand + rubber prevent from the sympathetic detonation of the Comp-B acceptor.

    Keywords: Initiation, Sympathetic Detonation, Explosive Materials, Shock Wave, Autodyn
  • Sh. Naderian, M. R. Khanzadeh Gharah Shiran, Gh. Khalaj* Pages 17-26

    In the present study, the effect of explosive welding stand-off distance on the structure and corrosion behavior of aluminum alloy 5083-copper joint is studied. The microstructure was examined by optical microscopy and scanning electron microscopy and corrosion behavior with potentiodynamic polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy in a salt environment. Microscopic results showed that as the stand-off increased from 1.5 to 2.5 mm, the joint interface changed from smooth to wavy, and the local melting thickness increased in the joint interface. Comparing the results of the energy distribution spectroscopy, it was found that the concentration of aluminum in the local melting zones of the interface increases with increasing stand-off distance. There are also cracks perpendicular to the joint in the local melting zone. As the stopping distance increases, the corrosion rate increases, which is due to the increase in kinetic energy and plastic deformation in the joint interface, changes in the concentration gradient, and increase in the thickness of the local melting layer.

    Keywords: Explosive Welding, Stand-Off Distance, Interface, Corrosion
  • M. Mahdipour, A. M. Mehretehran* Pages 27-37

    “Cold-formed steel (CFS) stud walls” are innovative alternative for construction of walls in buildings. The main frames of CFS walls consist of a group of vertical members called “studs” which are hold by fasteners within two horizontal members called “tracks” at the upper and lower ends. One of the conventional ways for designing and analyzing of CFS stud walls under blast loading is to employ proper “static resistance functions” of studs. These functions, as the representative of system resistance, permit simplification of CFS stud walls into an equivalent single degree of freedom system for further dynamic analyses under blast loading. Providing adequate lateral bracing is a vital measure to make use of studs’ flexural resistance. If not, lateral-torsional buckling of studs prevent from full utilization of their flexural resistance and subsequent tension-membrane resisting mechanism. Therefore, this study deals with the effect of lateral bracing of studs on the expected resistance of walls exposed to the blast pressure waves. To this end, by adopting a portion of a conventional stud wall and performing finite element analyses, the minimum required bracings and their optimum positions have been determined. Accordingly, make use of two bridges at middle fifth of the stud wall’s span was found as the optimum alternative for the lateral bracing under equivalent blast pressure.

    Keywords: Cold-Formed Steel Stud Wall, Blast Loading, Static Resistance Function, Lateral Bracing, Finite ElementAnalysis
  • H. Karimi Tabar, F. Basaligheh*, M. Nikkhah Pages 39-45

    In general, due to the role of traffic tunnels, structural safety and defense considerations in these structures are very important. The structural lining of the tunnel can cause a lot of damage under the internal explosions resulting from malicious operations. Therefore, it is important to investigate the impact and damage caused by it. In this paper, the gas explosion at a height of 3 meters above ground level in the middle of the tunnel is modeled as the energy equivalent of 250 kilograms of TNT. A fully coupled numerical model has been made as the fluid-structure interaction (FSI) effects. To evaluate the dynamic parameters of the structure, the displacement and velocity in five points of the tunnel were investigated. In this research, engineering characteristics of one of the existing tunnels have been considered and two D shape and circular cross sections with a width of 6 meters are used to develop models. The overall results indicate that in because of the damage caused by the internal explosion, the tunnel is damaged and the maximum velocity generated at the D shape cross section is larger than the circular section, but the displacement is lower.

    Keywords: Tunnel, Concrete Cover, Numerical Modelling, Explosion, LS, DYNA
  • J. Ebrahimzadeh Saffaar, M. Ziarati* Pages 47-52

    In this work, thermochemical and ignition characteristics of a pyrotechnic compound containing Zirconium and Fe2O3 (Zirconium as a metal fuel and Fe2O3 as an oxidant) was studied. The influence of the fuel to oxidant ratio on the rate and behavior of ignition of Zr-Fe2O3 pyrotechnic system was investigated. Burning rate increases with the increase fuel fraction until 60%. Therefore, the delay times of the mixtures were in the order Zr(70)-Fe2O3(30)> Zr(50)-Fe2O3(50)> Zr(60)- Fe2O3(40). On the other side, order of combustion pressures of mixtures was in opposition of mentioned order. The obtained Zr-Fe2O3 mixtures were thermally stable up to 500°C. Based on the results, the Zr-Fe2O3 composition can be used as pyrotechnic millisecond delays because of its high combustion rate and heat and acceptable thermal stability.

    Keywords: Zr-Fe2O3 Mixtures, Zirconium, Delay Element, Pyrotechnic
  • M. Rahmani, A. R. Naddaf Oskouei, H. Khodarahmi, R. Hosseini* Pages 53-66

    One of the intrinsic properties of foams, porous materials, and granular materials, are their ability to mitigate the blast wave. The current research study investigates the capability of granular materials in the mitigation of blast wave both experimentally and numerically. In the experimental section, the explosion shock tube facility was employed to conduct a series of experiments. Sawdust and mineral pumice were used as granular materials in the sandwich panel core and their mechanical properties were obtained by performing quasi-static compression tests. Moreover, the commercial hydrocode AUTODYN was used to numerically simulate the process while the smooth particle hydrodynamics method (SPH) was employed to model granular materials. The obtained results indicate that mineral pumice leads to more mitigation of the blast wave compared to sawdust. Besides, using a low thick core made of granular materials is not considerably effective and using a high thick core leads to more mitigation of the blast wave.

    Keywords: Granular Materials, Mitigation, Explosion Wave, Shock Tube, Numerical Simulations