فهرست مطالب

فصلنامه مواد پر انرژی
سال پانزدهم شماره 2 (پیاپی 46، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد مهدوی*، روح الله روح زاده صفحات 69-76

    ترکیب 2- آزیدو N,N - دی متیل اتان1- آمین معروف به DMAZ، به عنوان سوخت مایع جدید و سبز و به خاطر عملکرد بالا و در عین حال غیر سرطانزا بودن، به عنوان جایگزین مناسبی برای سوخت های هیدرازینی در نظر گرفته می شود. ولی تا کنون کمپلکسهای پرانرژی از این ترکیب سنتز و گزارش نشده است. در این تحقیق، کمپلکس جدیدی از مس (II) نیترات و لیگاند DMAZ با هدف افزایش  دانسیته این لیگاند به واسطه کویوردینه شدن به فلز در دو مقیاس نانو و میکرو (با اندازه متوسط ذرات به ترتیب، 6/54 نانو و 33/45 میکرو متر) سنتز و با روش های طیف سنجی FT-IR, UV-Vis و فلویورسانس شناسایی و نسبت مولی لیگاند به فلز توسط روش های جاب و نسبت مولی بدست آمد و رفتار تجزیه حرارتی آن ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر در اندازه ذرات منجر به تغییر رفتار حرارتی و انرژی آزاد شده از این کمپلکس ها (480 ژول در گرم)  گردید.

    کلیدواژگان: کمپلکس مس، دانسیته بالا، مواد پرانرژی، پیشرانه، دی متیل آمینواتیل آزید، نانو، شناسایی
  • رضا خدابخشی، امین جعفرنیا، محمد فیاض*، سعید محمد صفحات 77-85

    در طول سالیان اخیر با افزایش حملات تروریستی و انفجارهای رخ داده در سازه ها، مطالعات گسترده ای بر روی عملکرد سازه ها و عکس العمل آن ها تحت بار انفجاری صورت گرفته است. با توجه به اهمیت شمع در انتقال بار سازه های گوناگون نظیر اسکله، سکوهای نفتی و پل ها بررسی رفتار این عضو از اهمیت بالایی برخوردار بوده است. در این تحقیق به منظور به حداقل رساندن آسیب های وارده تحت بار انفجاری و امواج ناشی از انفجار رفتار شمع فولادی در دو نوع خاک سست و متراکم ماسه ای در نرم افزار آباکوس مورد بررسی قرارگرفته است. شمع مدل سازی شده تحت بارهای مختلف انفجار در دو فاصله 5 متری از نوک شمع (در سطح خاک) و انتهای شمع (در عمق خاک) قرار داده شده و پاسخ لنگر خمشی، اتلاف انرژی پلاستیک و جابجایی افقی شمع تحت بار انفجاری در شرایط مختلف مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در انتها مشاهده شد که لنگر خمشی شمع در خاک ماسه ای متراکم به مراتب بیشتر از لنگر خمشی شمع قرار گرفته در خاک ماسه ای سست است همچنین با افزایش شدت بار انفجاری پاسخ های لنگر خمشی شمع و اتلاف انرژی شمع افزایش یافت. جابجایی افقی سر شمع هنگامیکه انفجار در سطح خاک اتفاق افتاد به مراتب بیشتر از جابجایی سر شمع تحت بار انفجاری رخ داده در عمق خاک است.

    کلیدواژگان: شمع، انفجار، آباکوس، خاک ماسه ای، لنگر خمشی
  • بهزاد نظری*، آذر امرایی منفرد صفحات 87-99

    علاوه بر الزامات عملکردی برای مواد پرانرژی، جنبه های ایمنی در حین تولید، حمل و نقل و انبار داری بسیار حایز اهمیت است زیرا انفجار نا خواسته، خسارت های مالی و جانی جبران ناپذیری را ایجاد خواهد نمود. توانایی مواد منفجره برای عکس العمل در برابر محرک هایی همانند ضربه، اصطکاک، موج شوک، شعله و گرما که موجب انفجار می گردد، حساسیت نامیده می شود که عامل کلیدی در تعیین کاربرد عملی یک ماده منفجره است. یکی از روش های کاهش حساسیت مواد منفجره همزمان با حفظ کارایی، استفاده از حساسیت زدا ها است. برای این منظور از موم ها، پلیمر ها یا مخلوط موم ها و پلیمر ها استفاده می شود. در این تحقیق، مقادیر پارامتر های موم های صنعتی در مواد منفجره همانند نقطه ذوب قطره شدن، نقطه سفت شدن، نقطه نرم شوندگی، میزان مواد آلی نامحلول، درصد تراوش، درصد اسیدیته، قلیاییت، نقطه اشتعال، میزان نفوذ سوزن، محتوای روغن و گرماسنجی روبشی تفاضلی برای سه نمونه مطابق با استاندارد های معتبر تعیین شدند. در نهایت، نتایج حاصل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

    کلیدواژگان: ایمنی، مواد منفجره، مواد پرانرژی، حساسیت زدا، موم، گرماسنجی روبشی تفاضلی
  • رضا سهرابی، محمد ابوالقاسمی* صفحات 101-109

    آغازگر الکتریکی یک جزء مهم زنجیره انفجار است که با تبدیل جریان الکتریکی به گرما توسط سیم پل، انرژی لازم برای شروع یک واکنش شیمیایی  را فراهم می کند. این آغازگر به علت وزن پایین و قابلیت اطمینان بالا، در حوزه صنایع هوافضا کاربرد گسترده ای در موتورهای سوخت جامد، سیستم های جدایش و... دارد. در این تحقیق، یک مدل ریاضی برای بررسی عوامل موثر بر عملکرد آغازگر الکتریکی معرفی شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی عددی با روش تفاضل محدود و داده های تجربی نشان داد که این مدل توانایی پیش بینی زمان آغازش و تعیین پروفایل دمای ناپایا در راستای محوری و شعاعی را دارد. مدل مذکور نشان داد که کاهش ضریب انتقال حرارت تماسی بین سیم پل و ماده آغازگر نسبت به افزایش آن تاثیر بیشتری بر نرخ انتقال حرارت دارد. هم چنین مشخص شد که با افزایش شدت جریان، تغییرات دما در راستای محوری کاهش و در راستای شعاعی افزایش می یابد

    کلیدواژگان: آغازگر الکتریکی، انتقال حرارت، شبیه سازی عددی، شدت جریان، دما، سیم پل
  • مجتبی حسینی*، پویا حسنوند، علیرضا نصیری شرفی صفحات 111-124

    با افزایش شمار حوادث تروریستی در سطح جهان، مقاومت سازه ها بخصوص سازه های بتنی در برابر انفجار و اثرپذیری آ ن ها تحت بارهای ناشی از انفجار، از اهمیت بسزایی برخورد است. طی چند دهه گذشته این حملات تروریستی در سراسر دنیا صدمات مالی و جانی بسیاری را بر جا گذاشته است. نتیجه این رویداد، احساس نیاز بیشتر مهندسان برای طراحی سازه های مقاوم در برابر انفجار بوده است. ستون های یک ساختمان از آنجا که به عنوان یکی از اجزای مهم هر سازه می باشند و خرابی حتی یکی از آن ها می تواند منجر به خرابی بخش یا کل سازه اصلی ساختمان شوند نیز می بایست در برابر این پدیده مورد ارزیابی قرار گیرند. هدف اصلی این پژوهش آن است که  استفاده از ورق های FRP چه تاثیری بر عملکرد خمشی و برشی ستون های یک سازه در برابر انفجار دارد و اینکه آیا می توان با استفاده از تقویت با ورق های FRP به مقاومت لازم در برابر بارهای ناشی از انفجار دست یافت یا خیر. ستون های بتنی به عنوان یکی از المان های اصلی باربر سازه نقش مهمی در تحمل این نوع بارها دارند ارزیابی مقاومت و عملکرد برشی ستون های بتنی تقویت شده با صفحات FRP در برابر بارهای انفجاری از جمله نوآوری های این پژوهش می باشد که در پژوهش های گذشته کمتر بدان پرداخته شده است. استفاده از انفجار با شدت های مختلف و در فواصل به مختلف به منظور محاسبه ی شدت انفجار ایمن در هر فاصله ی مشخص از دیگر نوآوری های این پژوهش می باشد. به منظور ارزیابی عملکرد ستون های بتنی در برابر انفجار و تاثیر تقویت برشی آنها توسط صفحات FRP، ستون مربع شکل با ابعاد مشخص مقطع و با ارتفاع 3 متر در نظر گرفته شده است. ستون مذکور تحت انفجار 82 کیلوگرم TNT در فواصل مختلف از ستون قرار گرفته و تحلیل شده است. ستون بتنی با استفاده از صفحات FRP به صورت غلاف کامل تقویت شده و نتایج مقایسه شدند تا اثر تقویت بر عملکرد ستون بتنی در برابر انفجار بررسی شود. در ادامه با مدل سازی ساختمان بتنی 5 طبقه و در دو حالت بدون و با تقویت صفحات FRP در انتهای ستون و چشمه ی اتصال سعی گردیده با کنترل برش در این مناطق عملکرد ساختمان بتنی را بهبود بخشید. نتایج نشان می دهند استفاده از صفحات FRP در ستون بتنی تحت بارگذاری انفجاری باعث می شود جابجایی افقی کاهش محسوسی پیدا کرده و این کاهش در فواصل نزدیک تر، بیشتر می باشد، به طوری که در فواصل 5/2، 5 و 10 متری از خرج انفجاری به ترتیب با کاهش 6/52، 32 و 31 درصدی جابجایی افقی روبرو شدیم. همچنین استفاده از FRP موجب می گردد تا مقدار زیادی از انرژی جنبشی ناشی از انفجار به صورت خرابی سازه اتلاف گردد.

    کلیدواژگان: ستون بتن مسلح، اتصالات، تقویت برشی، بارگذاری انفجاری، پوشش FRP
  • محمود گرجی* صفحات 125-132

    پیش بینی زمان ماندگاری سوخت های مایع وابسته به روش پیرسازی شتابدار قابل اطمینان و موثر می باشد. بیشتر تحقیقات موجود در این زمینه محدود به روش های پیرسازی همدما است. بنابراین این روش های پیرسازی همدما قابلیت پیش بینی زمان ماندگاری سوخت در شرایط پیرسازی غیر همدما را ندارد. در تحقیق قبلی، روش جدید اندیس شدت واکنش برای پیش بینی زمان ماندگاری سوخت های مایع با رفتار پیرسازی همدما پیشنهاد شد و نتایج آن با روش کلاسیک آرنیوس مقایسه شد. در این تحقیق، ابتدا این روش برای پیش بینی زمان ماندگاری سوخت سامین با چرخه های دمایی متناوب 50 و °C60 به کار رفته است. زمان ماندگاری پیش بینی شده بر اساس ثابت سرعت واکنش  آرنیوسی و برتلویی به ترتیب معادل 3/104 و 2/106 روز بدست می آید که تطابق خوبی با مقدار زمان ماندگاری تجربی 110 روز نشان می دهد. سپس زمان ماندگاری سوخت با الگوهای دمایی مختلف پیش بینی شد. نتایج نشان داد که زمان ماندگاری پیش بینی شده توسط روش برتلو در دماهای محیطی کمتر از روش آرنیوس است و در دماهای بالاتر تقریبا یکسان هستند. در نهایت، پیش بینی زمان ماندگاری سوخت با الگوهای دمایی 10و60، 20و60، 30و60، 40و60، و 50و °C 60 نشان داد که زمان ماندگاری همه این الگوها نزدیک به زمان ماندگاری سوخت در دمای °C60 هستند.  بنابراین، قابلیت اطمینان این روش، پیش بینی زمان ماندگاری سوخت برای شرایط انبارداری در محیط با دماهای متغیر را ممکن می سازد.

    کلیدواژگان: اندیس شدت واکنش، پیرسازی غیر همدما، زمان ماندگاری، آزمون های پیرسازی شتابدار
|
  • R. Roohzadeh, M. Mahdavi* Pages 69-76

    2- Azido N, N-Dimethyl Ethane-1-Amine, well-known as a DMAZ, is considered as a new green liquid fuel and a good alternative to hydrazine fuels because of its high performance while being non-carcinogenic. But no DMAZ energetic complex has been synthesized and reported yet. In this study, a new energetic complex of copper(II) nitrate and DMAZ ligand was synthesized for the purpose of increasing the density of this ligand by metal-coordinating at two nano and bulk scales (with the medium particle size, 54.6 nanometers, and 45.33 micrometers, respectively). These synthesized complexes were characterized by FT-IR, UV-Vis, and fluorescence spectroscopy methods and the molar ligand-to-metal ratio was obtained by Job and Mole fraction methods. Their thermal decomposition behaviour have also been investigated. The results showed that changes in particle size led to changes in thermal behavior and energy released from these complexes (480 J/gr).

    Keywords: Copper Complex, High Density, Energetic Materials, Propellants, Dimethylaminoethyl Azide, Nano
  • R. Khodabakhshi, A. Jafarnia, M. Fayyaz*, M. Saeid Pages 77-85

    In recent years, with the increasing number of terrorist attacks and explosions in structures, extensive studies have been carried out on the performance of structures and their reactions under blast load. Due to the importance of the pile in the load transfer of various structures such as wharves, oil platform and bridges it is essential to study the behavior of this member. In this research, to minimize the damage caused by the blast load and the waves caused by the blast, the behavior of steel piles in two types of loose and dense sandy soil was investigated by Abaqus. The modeled pile is placed under different blast loads at 5 m distance from the pile head (at the soil surface) and the end of the pile (at the soil depth) has been studied. Finally, it was observed that the bending moment pile in dense sandy soil was significantly more than bending moment pile in loose sandy soil. The horizontal displacement of the pile head when the blast occurred at the soil surface is far greater than the displacement of the pile head under the blast load.

    Keywords: Pile, Blast, Abaqus, Sandy Soil, Bending Moment, Wharf
  • B. Nazari*, A. Amraei Monfared Pages 87-99

    In addition to performance requirements, safety aspects for production, transportation and storage are very important for explosives because involuntary instantaneous explosion can causes irreparable financial losses and casualties. Ability of explosives for response to the stimuli such as impact, friction, shock wave, flame and heat is called sensitivity and is a key factor in determining the practical application of an explosive material. For decreasing of the sensitivity of explosives with maintained efficiency, it is necessary to use desensitizer. For this purpose, waxes, polymers, or a mixture of waxes and polymers can be used. In this research, industrial wax parameters in explosives such as melting point, congealing point, softening point, insoluble organic matterials, percentage of exudation, acidity, alkalinity, flash point,needle penetration, oil content and Differential Scanning Calorimetry (DSC) for three wax samples were determined by the credible standards. Finally, the results of parameters were analyzed.

    Keywords: Safety, Explosives, Energetic Materials, Desensitizer, Wax, Differential Scanning Calorimetry
  • R. Sohrabi, M. Abolghasemi* Pages 101-109

    The electric initiator is an important component of the explosive train which provides requiered energy to initiate a chemical reaction by converting the electric current to the heat via a bridgewire. This initiator is widely used in the field of aerospace industry in the solid rocket propellant motors, separation systems and etc due to its low weight and high reliability. In this research, a mathematical model has been introduced to investigate the effective parameters on the electric initiator performance. Comparison of numerical simulation results by finite difference method and experimental data showed that this model has the ability of the prediction of the ignition time and determine the transient temperature profile in axial and radial direction. The model showed that the reduction of the contact heat transfer coefficient between the bridgewire and the primer compared to its increase has a greater effect on the heat transfer rate. It was also found that with increasing the current, the temperature changes decreased along the axial direction and increased in radial direction.

    Keywords: Electric Initiator, Heat Transfer, Numerical Simulation, Current, Temperature, Bridge Wire
  • M. Hosseini*, P. Hassnavand, A. N. Sharafi Pages 111-124

    In this research, the effect of FRP sheets on the flexural and shear performance of concrete columns of a structure against explosion has been investigated and strength and shear performance of concrete columns reinforced with FRP sheets against explosive loads is evaluated. In order to evaluate the performance of concrete columns against explosion and the effect of their shear reinforcement by FRP sheets, a square column with specific cross-sectional dimensions and a height of 3 meters has been considered. The column was subjected to an explosion of 82 kg of TNT at different distances from the column and was analyzed. The concrete column was reinforced with full sheath using FRP sheets and the results were compared to investigate the effect of reinforcement on the performance of the concrete column against explosion. Then, by modeling a 5-storey concrete building and in two modes without and by reinforcing FRP sheets at the end of the column and the connection fountain, we tried to improve the performance of the concrete building by controlling the shear in these areas. The results show that the use of FRP plates in the concrete column under explosive loading causes a significant reduction in horizontal displacement. This reduction is greater at closer distances, so that at 2.5, 5 and 10 meters distance from the explosive charge, a decrease of 52.6%, 32% and 31% of horizontal displacemen have been observed, respectively. Also, the use of FRP causes a large amount of kinetic energy due to the explosion to be wasted in the form of structural damage.

    Keywords: Reinforced Concrete Columns, Connections, Shear Reinforcement, Explosive Loading, FRP Coating
  • M. Gorji* Pages 125-132

    Shelf life prediction for liquid fuels depends on a reliable and efficient accelerated ageing method. Most of the available researches in this area are limited to isothermal ageing. Therefore, these isothermal ageing methods are not capable to predict shelf life for fuels at non-isothermal ageing conditions. In the previous work, a new approach called reaction severity index was proposed for the prediction of liquid fuels shelf life at isothermal aging behavior and the results of this approach compared with classical Arrhenius one. In this work, at first this approach has been used to predict the Samine fuel shelf life at alternate temperature cycles of 50 and 60 °C. The predicted shelf life based on Arrhenius and Berthelot reaction rate are 104.3 and 106.2 days, respectively that shows a good agreement with the empirical value of 110 days. Then the fuel shelf life was predicted using different temperature patterns. The results showed that the Berthelot approach predicts lower values of shelf life rather than the Arrhenius approach at ambient temperatures, while at higher temperatures the predicted values are approximately the same. Ultimately, the predicted shelf life at temperature patterns of 20,60, 30,60, 4,60, and 50, 60 °C showed that the predicted shelf life of all patterns are in the vicinity of the fuel shelf life at 60 °C. Therefore, the reliability of this approach makes it possible to predict the fuel shelf life for storage conditions at ambient of non-isothermal temperatures.

    Keywords: Reaction Severity Index, Non-Isothermal Ageing, Shelf Life, Accelerated Ageing Tests