فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال پنجم شماره 2 (پیاپی 10، پاییز و زمستان 1389)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال پنجم شماره 2 (پیاپی 10، پاییز و زمستان 1389)

  • 94 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1390/05/05
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مرجان لطفی شیردره، سیدحجت الله حسینی، کریم زنگنه مدار، رضا مظفری نیا صفحه 3
    از نانوذرات آلومینیوم به طور وسیعی در انواع مواد پرانرژی شامل پیروتکنیک ها، مواد منفجره و پیشرانه ها استفاده می شود. هدف از تحقیق حاضر بررسی و مقایسه رفتار حرارتی نانوذرات آلومینیوم سنتز شده به روش چگالش گاز خنثی پودر میکرونی آلومینیوم می باشد. آنالیز پراش پرتو ایکس(XRD)، آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و آنالیز توزیع اندازه ذرات (PSA) بر روی نانوذرات آلومینیوم سنتز شده انجام گردید و همچنین رفتار حرارتی نانوذرات با آنالیز حرارتی بررسی شد تا خواص حرارتی نانوذرات تعیین گردد. از منحنی DTA مشخص شد که دمای اکسیداسیون نانوذرات و پودر میکرونی به ترتیب 490 و 550 درجه سانتی گراد می باشد. همچنین مشخص شد که گرمای حاصل از واکنش اکسیداسیون نانوذرات نسبت به پودر میکرونی بیشتر است.
    کلیدواژگان: نانوذرات، پودر آلومینیوم، چگالش گاز خنثی، دمای اکسیداسیون، رفتار حرارتی
  • رضا فارغی علمداری، سیدامان الله موسوی ندوشن، مرتضی هراتی صفحه 11
    در این مقاله تاثیر نوع و مقدار سه پایدارکننده آکاردیتII4، 2- نیترو دی فنیل آمین و سانترالیتI5 بر میزان گرمای انفجار و پایداری پیشرانه جامد دوپایه بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که افزایش مقدار پایدارکننده های آکاردیتII و 2- نیترو دی فنیل آمین باعث افزایش پایداری و کاهش گرمای احتراق پیشرانه می گردد و جایگزینی پایدارکننده آکاردیتII و 2- نیترو دی فنیل آمین به جای مخلوط آکاردیتII و سانترالیتI درپیشرانه مورد تحقیق میزان گرمای احتراق را افزایش می دهد. جایگزینی پایدارکننده آکاردیتII به جای مخلوط آکاردیتII و سانترالیتI درپیشرانه مورد تحقیق خواص پایداری را اندکی بهبود می بخشد ولی پایدارکننده 2- نیترو دی فنیل آمین تغییر چندانی در این خواص ایجاد نمی کند.
    کلیدواژگان: پیشرانه جامد دوپایه، پایدار کننده، گرمای احتراق، آکاردیت II، نیترودی فنیل آمیل، سانترالیت I
  • عصمت کلاته، محمدرضا حیدری، سیدمهدی میرساجدی صفحه 19
    در این تحقیق بالستیک داخلی موتور سوخت جامد درون سوز با احتساب جریان دوفازی، به روش عددی شبیه سازی شده است. میدان جریان شامل محفظه احتراق با گرین استوانه ای و نازل مخروطی همگرا- واگرا می باشد. معادلات حاکم بر فاز گاز و فاز ذرات، یعنی معادلات گذرا و شبه یک بعدی اویلر به روش عددی جیمسون حل گردیده است. این معادلات با استفاده از انتگرال گیری رانج-کوتای چهار مرحله ای، گسسته سازی زمانی شده و بردار شار کمیت های بقایی با روشی مبتنی بر اختلاف مرکزی به مقادیر نقاط حجم کنترل مرتبط شده است. در بخش نتایج تاثیرات سوزش فرسایشی، جنس سوخت، دوفازی شدن جریان و قطر ذرات جامد مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج بدست آمده از نرم افزار این تحقیق با سایر نتایج مراجع، نشان دهنده دقت روش و فرضیات بکار رفته می باشد. نتایج تحقیق نشان می دهد که سوزش فرسایشی موجب افزایش سریع فشار محفظه و افزایش نرخ سوزش در ابتدای کار موتور و لذا کاهش زمان کارکرد موتور می شود. همچنین در حالت دوفازی فشار محفظه و نرخ سوزش و درنتیجه زمان کارکرد موتور نسبت به حالت تک فازی کاهش می یابد. با افزایش قطر ذرات جامد در فاز ذرات نیز، سطح منحنی فشار پایین می آید و با تغییر جنس سوخت از کامپوزیت به دوپایه، ایمپالس کل و ایمپالس ویژه موتور کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: موتور سوخت جامد، شبیه سازی یک بعدی، روش عددی جیمسون، بالستیک داخلی، جریان دوفازی، سوزش فرسایشی
  • سیدعلی اصغر اکبری موسوی، البرز فتحی یونسی صفحه 31
    جوشکاری انفجاری یک فرآیند حالت جامد بوده که در آن اتصال در اثر برخورد مایل شدید دو قطعه تحت انفجار کنترل شده، ایجاد می گردد. در این تحقیق، صفحات برنج 90Ms به فولاد14 St به صورت آرایش موازی و تحت فاصله های توقف متفاوت بر اساس پارامترهای اتخاذ شده درمحدوده پنجره ی جوشکاری انفجاری آنها، با یکدیگر اتصال داده شده اند. از لحاظ عملی، عوامل مختلفی مانند فاصله توقف، نوع و مقدار ماده ی منفجره، زاویه ی قرارگیری صفحات و...بر روی اتصال قابل قبول تاثیر دارند. اما همه ی این عوامل را می توان تحت عنوان دو پارامتر کلی زاویه ی دینامیکی برخورد و سرعت برخورد جمع بندی کرد. بنابراین در نمودار سرعت برخورد برحسب زاویه ی دینامیکی برخورد، محدوده ای که تحت عنوان پنجره ی جوشکاری شناخته می شود، مشخص کننده ی محدوده ی اتصال قابل قبول می باشد. اهمیت پنجره ی جوشکاری می-تواند در تعیین پارامترهای عملیاتی بهینه قبل از انجام عملیات و صرفه جویی در زمان و هزینه باشد. در این مقاله با توجه به روابط قابل قبول، پنجره ی جوشکاری مناسبی برای اتصال ورق های برنج 90Ms و فولاد14 St رسم شد و سپس سطح مقطع اتصالات به وسیله ی میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج متالوگرافی نشان داد که با افزایش خرج انفجاری، فصل مشترک اتصال از حالت تخت به موجی تغییر شکل یافته و همچنین دانه های نزدیک به فصل مشترک در جهت انفجار و در دو سمت اتصال کشیده می شوند. این امر با افزایش خرج انفجاری تشدید یافته و تا عمق بیشتری در هر دو قطعه نفوذ می کنند. همچنین در این پژوهش، شبیه سازی فرآیند جوشکاری انفجاری با استفاده از نرم افزار آباکوس 7/6، انجام گرفت ومقادیر فشار در منطقه ی برخورد برای تمامی آزمایش ها محاسبه شدند.
    کلیدواژگان: جوشکاری انفجاری، پنجره ی جوشکاری، فولاد 14 St، برنج Ms90، شبیه سازی
  • غلامحسین لیاقت، محمدتقی احمدی، پویا پیرعلی صفحه 43
    بسیاری از سازه های بتنی ممکن است تحت بارگذاری های دینامیکی با نرخ کرنش بالا مانند ضربه، انفجار و... قرار گیرند. بنابراین پیش بینی رفتار این سازه ها به منظور مقابله با حوادث احتمالی و کاهش خسارات وارده حائز اهمیت می باشد. شناخت پاسخ بتن تحت نرخ کرنش های بالا، یکی از فاکتورهای اساسی در طراحی سازه های محافظ و کاهش تخریب ساخت و سازها محسوب می شود. هنگامی که بتن تحت بارگذاری دینامیکی قرار می گیرد، رفتار آن وابسته به نرخ کرنش اعمالی است. بنابراین، نیاز به مدل مناسبی می باشد تا خصوصیات آنرا بدرستی توصیف نماید. هدف از این مقاله، ارائه یک روش برای پیش بینی مقاومت دینامیکی بتن و تخریب آن با استفاده از ترکیب مدل ویسکوپلاستیسیته و تئوری تخریب می باشد. مدل رفتاری پیشنهادی، به صورت یک زیربرنامه در نرم افزار آباکوس پیاده سازی شده و برای شبیه سازی رفتار نمونه بتنی در آزمایش میله هاپکینسون مورد استفاده قرار گرفته است. دستگاه میله هاپکینسون قادر است نرخ کرنش های مختلفی را بر یک نمونه استوانه ای وارد ساخته و نمودار تنش را بر حسب یک نرخ کرنش مشخص ترسیم نماید. در نهایت، نتایج حل عددی با نتایج تجربی مقایسه شده و همخوانی خوبی مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: بتن، نرخ کرنش، تخریب، ویسکوپلاستیسیته، میله هاپکینسون
  • محمدرضا حیدری، امیرحسین آدمی صفحه 59
    در این تحقیق به طریقی جدید، طراحی نرم افزار تحلیل گرین های عمومی موتور سوخت جامد، مانند گرین های استوانه ای، گرین چندضلعی، گرین ستاره محدب و گرین ستاره مقعر، انجام پذیرفته است، این روش در مقایسه با روش های موجود که بر اساس تقسیم بندی هندسی و تشخیص شروط مرزی عمل می نمایند، سریعتر می باشد. در این روش با معرفی نقاط تعریف هندسه و تشکیل گرین، با استفاده از حل تحلیلی، به محاسبه سطح سوزش و عقب نشینی هندسی سطح پرداخته شده است. برتری این روش، تشخیص تداخل سطوح و نقاط برخورد بدون نیاز به تشخیص ناحیه بندی و یا نوع گرین و نیز استخراج مستقیم عقب نشینی سطح با استفاده از حل معادلات دکارتی می باشد. این تکنیک عمومی امکان مدل سازی انواع گرین را فراهم می سازد. با استفاده از این روش می توان به ترکیبات جدید هندسی دست یافت که در قالب هیچ یک از مدل های هندسی قرار نمی گیرند، لذا در مقایسه با نرم افزارهای موجود حجم برنامه کاهش یافته و سرعت پردازش و تحلیل، بالا رفته است. نرم افزار نوشته شده به زبان ویژوال فرترن، علاوه بر امکان تعیین نحوه عقب نشینی سطح نسبت به جان سوخته شده، حل صفر بعدی بالستیک داخلی موتور سوخت جامد با انواع گرین را نیز میسر می سازد. در این مدل، سرعت سوزش فرسایشی و تغییرات دمایی، مدل شده است. نحوه تغییر سطح سوزش نسبت به زمان، تغییرات تراست موتور درحالت استاندارد، تغییرات دما و تغییرات فشار محفظه احتراق موتور در طول مدت سوزش نمونه ای از خروجی این نرم افزار است. مقایسه ی نتایج بدست آمده از نرم افزار با سایر نتایج مهندسی و تجربی، مطابقت خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تحلیل گرین، بالستیک داخلی، موتور سوخت جامد، گرین های عمومی سوخت
  • جمال زمانی، سیدهادی معتمد الشریعتی، علی کدخدا قمصری، علی اصغر شیخی کوهسار صفحه 73
    در این مقاله اثر نرخ کرنش در رفتار ورق های دایروی کاملا گیردار تحت بارگذاری دینامیک با استفاده از معیار جدیدی تحت عنوان نسبت فشار واماندگی دینامیکی به استاتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. برای به دست آوردن این نسبت، ابتدا یک مدل ساده فرض گردیده است، سپس با استفاده از روابط تحلیلی موجود و وارد کردن اثر نرخ کرنش با به کارگیری رابطه کاپر- سایموندز و لحاظ کردن ساده سازی های ارائه شده توسط پرون و بادرا، میزان نرخ کرنش میانگین محاسبه شده است. برای بررسی تجربی اثر پدیده نرخ کرنش، یک سری آزمایش روی ورق های آلومینیومی آلیاژ AA5010 و فولادSt37 تحت بارگذاری انفجاری زیر آب طراحی و اجرا شده است. با به کارگیری میزان تغییرشکل ایجاد شده در نمونه ها و رابطه انرژی ذخیره شده در ورق ارائه شده توسط دافی، فشار واماندگی دینامیکی نمونه ها محاسبه و با میزان استاتیکی آن مقایسه گردیده است. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ کرنش، میزان تنش تسلیم دینامیکی میانگین برای فولاد 3/2 برابر و برای آلومینیوم 5/1 برابر تنش تسلیم استاتیکی افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: بارگذاری انفجاری، انفجار زیر آب، رفتار دینامیکی در نرخ کرنش بالا، حساسیت نسبت به نرخ کرنش
  • فرم عضویت در انجمن
    صفحه 81
  • راهنمای تدوین مقالات
    صفحه 82
|
  • M. Lotfi, S. H. Hosseini, K. Zangenh Madar, R. Mozafarinia Page 3
    Aluminum nanoparticles are widely used in various energetic materials, such as pyrotechnics, explosives and propellants.In this research, the thermal behavior of aluminum nanoparticles (prepared by inert gas condensation process) and aluminum microparticles is investigated. The synthesis particles were characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM), Particle Size Analysis (PSA) and X-Ray Diffraction (XRD) methods. The oxidation temperatures of aluminum nano- and micro-particles were determined as 490 °C and 550 °C respectively using Differential Thermal Analysis (DTA) method. It was also found that released heat due to oxidation reaction of the aluminum nanoparticles is higher than aluminum microparticles.
  • R. Fareghi Alamdari, S. A. Moosavi Nadooshan, M. Harati Page 11
    In this work, the effects of quality and quantity of three stabilizers as AkarditeII, 2-NDPA and CentraliteI on the heat of explosion and stability of double-based is investigated The results showed that, by increasing the amount of AkarditeII and 2-NDPA increased stability of propellant and decreased heat of explosion. By replace AkarditeII and 2NDPA with CentraliteI and AkarditeII mixture in the propellant heat of explosion of the DBP increased. Substitution of AkarditeII, with mixture of centraliteI and AkarditeII, caused higher stability but 2-NDPA doesn’t affect these properties.
  • E. Kalateh, M. R. Heidari, M. Mirsajedi Page 19
    In this research, internal ballistics of solid rocket motor (SRM) has been simulated numerically including two phase flow phenomena. The flow field is consisting of combustion chamber, cylindrical grain, and converging-diverging conic nozzle. One-dimensional transient Euler equations has been solved through Jameson method. The mentioned equations are discretized using fourth order Runge-Kutta integration, and spatial discretization resulted to a central difference scheme. The effect of erosive burning, propellant type, two phase flow, and particle diameter are considered. It is seen that pressure is increased at starting of the motor because of erosive burning. Two phase flow decrease efficiency of the motor, and decrease total and specific impulse by changing propellant type from composite two double bases. The results are compared with other references for validation.
  • S. A. A. Akbari Mousavi, A. F. Younessi Page 31
    Explosive welding is a solid state process in which bond is produced by a high oblique impact of two plates with the controlled explosive charge. In this paper, the explosive welding of Ms90 brass flyer plate with the St14 steel base plate are considered by using the parallel set up geometry. From the practical viewpoint, various parameters such the stand-off distance, dynamic angle, type and amount of charge, etc. influence the quality of the welds. However, all of these parameters can be summarized as the parameters of dynamic angle and welding speed. There is a region in this diagram, known as welding window, which determines the acceptable bonding region. The welding window is important in determining the optimum welding parameters before performing any practical application reducing the time and cost. In this contribution, the welding window of Ms 90 brass and St 14 steel is drawn using the existent equations and the shapes of the interface of the various tests were analyzed by optical microscope. The micrographs show that the shape of the interface changes from straight to wavy interface and the grains located close to the interface are elongated along the explosive direction. Grains are more elongated along the explosive direction with the explosive charge. The depth of interface microstructure increases with the explosive charge. In this study, the simulation of explosive welding process was carried using the ABAQUS finite element software and the pressure distributions at the collision zones were obtained for all experiments.
  • G. H. Liaghat, M. T. Ahmadi, P. Pirali Page 43
    Many concrete structures may be exposed to high rate dynamic loadings like impacts, explosions, etc. Thus, it is necessary to know the behavior of this material in order to predict the response of the structure. Understanding the response of concrete at high strain rates is a main factor both for a successful design of protective structures and reducing the damage of constructions. As the concrete is exposed to dynamic loading, its behavior depends on the strain rate. Therefore, an appropriate model is needed to present the theoretical characteristic of concrete correctly. The purpose of this paper is to present an approach used to couple the viscoplastic model with the damage theory. The proposed model is able to predict the dynamic strength and damage of concrete. The model was implemented as a material subroutine (UMAT) in ABAQUS FE software for simulation of the concrete specimen behavior in Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB). The SHPB is an apparatus which is able to apply different strain rates on a cylindrical specimen and sketch the stress curve related to a specified strain rate. Finally, the result of the proposed model was compared to the experimental results and a good degree of agreement was observed.
  • M. R. Heidari, A. H. Adami Page 59
    In this paper, general grains of solid propulsion systems such as cylindrical grains, multilateral grains and star grains are designed by new method. This method is more rapid in comparison with the others that act base on geometrical breakdown and boundary condition definition. In this method, geometrical definition point and grain production are defined and then the burning surface and geometrical burn back are calculated by analytical method. Benefits of this method are detection of surface and points joints without definition of type breakdown or grain type and direct calculation of burn back by solution of Cartesian equation. Mentioned method is a general technique to model the various types of grains. New geometrical configurations can be reached by this method which haven’t existed yet, so the code have less volume with more processing speed in comparison with the previous code. Visual FORTRAN code is developed which is able to calculate the geometrical burn back and zero dimension internal ballistic for every grain. Erosional burning velocity and temperature variation are modeled in this paper. Thrust, total pressure and temperature are illustrated vs. web burned variations. Finally, results of the burn back analysis code and the internal ballistic simulation code are evaluated by some other existent codes and real cylindrical grain test.
  • J. Zamani, H. Motamed Al Shariati, A. K. Ghamsari, A. Sheikhi Koohsar Page 73
    In this paper, the effect of strain rate sensitivity of materials in the case of a fully clamped circular plate has been discussed introducing a new criterion called "dynamic to static collapse pressure ratio". In order to do so, a simple mass and wire model is assumed. Then, using Cowper-Symonds constitutive relation and Perrone-Bhadra Simplifications, the mean strain rate of such a plate has been calculated. Experiments have been conducted on 5010 Aluminium and St37 Plates which were subjected to underwater explosion. According to the maximum deflection of each plate and the absorbed energy which is calculated by means of Duffey empirical relation, the dynamic to static collapse pressure of the plate is figured. Results showed that by increasing the strain rate, the average dynamic yield stresses of St37 and AA5010 plates are increased 2.3 and 1.5 times relative to their static yield stresses.