مواد پرانرژی
سال:1394 | دوره:10 | شماره:2 (پیاپی 26) |تعداد مقالات:7

ارزیابی رفتار استوانه های جدار ضخیم تحت بارگذاری با نرخ کرنش بالا به دلیل کاربردهای فراوان آن ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. بررسی عملکرد این گونه سازه ها بیشتر در حالت استاتیکی و یا شبه دینامیکی انجام شده است. از این رو استخراج مدل تحلیلی در سازه های تحت بارگذاری با نرخ بالا و در حوزه پلاستیک کامل و حالت دینامیکی، ارزشمند است. هدف اصلی این مقاله، استخراج مدل تحلیلی بر پایه قوانین پلاستیسیته به منظور ارزیابی انبساط استوانه جدار ضخیم همسان گرد تحت انفجار داخلی ماده منفجره تی.ان.تی است. در این تحقیق، معادلات تنش های شعاعی و محیطی استوانه از روابط تعادل استخراج و با اعمال شرایط مرزی و هندسی استوانه که به صورت بارگذاری متغیر در نظر گرفته شده است و در حین فرآیند تغییر می نماید و همچنین اصلاح استحکام دینامیکی ماده با توجه به نرخ کرنش لحظه ای، سرعت انبساط به صورت گردشی محاسبه می شود. آنگاه سایر پارامترهای فرآیند محاسبه و ارزیابی و در گام بعدی به عنوان ورودی مورد استفاده قرار می گیرد. در انتها، شبیه سازی نرم افزاری، به منظور بررسی روند کلی نتایج حاصل از مدل سازی انجام شده است که تطابق خوبی را نشان می دهد.

پیشرانه های دوجزئی هایپرگول تنها متشکل از سوخت و اکسیدکننده بوده که به محض تماس با یکدیگر بدون نیاز به منبع احتراق خارجی، مشتعل می شوند. چنین فرایند احتراق خود به خودی سبب شده تا موتور، احتراقی بسیار قابل اطمینان و با کاربری تکرارپذیر داشته باشد. در سال های اخیر، مایعات یونی با خاصیت هایپرگولیک در تماس با اسید نیتریک غلیظ بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در تحقیق حاضر، دو مایع یونی هایپرگول جدید با کاتیون ایمیدازول و آنیون پرانرژی دی سیانامید طراحی و سنتز شده است. ساختار مایعات یونی سنتز شده توسط طیف های 1H-NMR و FTIR تایید شد و رفتار حرارتی آن ها توسط آنالیز وزن سنجی (TGA) و آنالیز گرماسنجی دیفرانسیلی (DSC) بررسی شدند. نتایج آنالیز حرارتی نشان دهنده پایداری حرارتی خوب (دمای حدودی 200oC بدون کاهش وزن قابل توجه) و منحنی تغییر فاز هر دو مایع یونی جدید سنتز شده همخوانی خوبی با تغییرات افت وزنی در اثر افزایش دما نشان داد. علاوه بر این، خاصیت هایپرگولیک مایعات یونی سنتز شده توسط آزمون قطره در حضور اسید نیتریک غلیظ بررسی شد که بر اساس آن، هر دو به محض تماس با سطح اکسیدکننده به صورت خودبه خود مشتعل شدند.

ساختار پلی کاپرولاکتون به دلیل دارا بودن گروه های قطبی، توانایی بیشتری در پذیرش نرم کننده های نیترات استر دارد و از این نظر بایندر بسیار مطلوبی است. پلی گلیسیدیل نیترات نیز به علت دارا بودن گروه ONO2 پلیمری پرانرژی بوده ولی خواص مکانیکی مطلوبی ندارد. با سنتز کوپلیمر تری بلاک PCL-PGN-PCL می توان از خواص مکانیکی مطلوب پلی کاپرولاکتون و خواص پرانرژی پلی گلیسیدیل نیترات در کنار هم بهره برد. در این پژوهش برای اولین بار کوپلیمر تری بلاک PCL-PGN-PCL سنتز شد. در مسیر سنتز ابتدا گلیسیدیل نیترات با استفاده از اپی کلروهیدرین با راندمان 60% سنتز شد. سپس با استفاده از گلیسیدیل نیترات سنتز شده پلی گلیسیدیل نیترات با راندمان 70% سنتز شد. کوپلیمر تری بلاک پرانرژی جدید با استفاده از پلی گلیسیدیل نیترات (PGN) به عنوان ماکرو آغازگر و روش پلیمری شدن کاتیونی حلقه گشا با استفاده از مونومر کاپرولاکتون در حضور دی بوتیل تین دی لورات به عنوان کاتالیزگر سنتز شد. رفتار حرارتی پلیمر با روش DSC بررسی شد و Tg مربوط به کوپلیمر -45.2oC اندازه گیری شده که نشانگر Tg مناسب برای بایندر است. تشکیل کوپلیمر تری بلاک PCL-PGN-PCL با استفاده از 1HNMR, 13CNMR, IR تایید شد. روش سنتز کوپلیمر تری بلاک PCL-PGN-PCL بهینه سازی شد. دمای 115oC و زمان 19 ساعت و مقدار کاتالیزگر یک درصد نسبت به 1 گرم آغازگر با استفاده از حلال تولوئن و افزایش تدریجی مونومر به عنوان روش سنتز بهینه در نظر گرفته شد. راندمان به دست آمده در این شرایط 81% بود.

در تحقیق حاضر، در راستای اصلاح و بهبود پیشرانه ها، اثر نانوکاتالیزگر گرافن با پوشش Fe3O4 بر روی سینتیک تخریب پیشرانه مرکب حاوی آمونیوم پرکلرات و گلیسیدیل آزیدپلیمر (AP/GAP) بررسی شد. در این پروژه از روش آنالیز سطحی SEM-EDX و EDX-Mapping برای بررسی ساختاری و مورفولوژی پیشرانه حاوی نانوکاتالیزگر بهره گرفته شد. نتایج حاصل نشان داد که نمونه های تهیه شده همگن بودند. از روش های آنالیز حرارتیDSC  و TG هم جهت بررسی رفتار حرارتی پیشرانه در حضور و عدم حضور نانوکاتالیزگر استفاده شد. بررسی نتایج نشان داد که استفاده از نانوکاتالیزگر Graphene@Fe3O4 می تواند باعث کاهش دمای تجزیه ای و هم چنین ادغام پیک های تجزیه ای در ناحیه آمونیوم پرکلرات شود. با استفاده از داده های آنالیز TG و به کمک روش های فریدمن و اوزاوا وOWF (فلاین - وال - اوزاوا) بررسی سینتیکی تجزیه حرارتی نمونه ها انجام شده و انرژی فعال سازی آن ها محاسبه شد. نتایج حاصل نشان داد که انرژی فعال سازی مورد نیاز در حضور Graphene@Fe3O4 نسبت به پیشرانه بدون حضور کاتالیزگر، کمتر بود که در نوبه خود می تواند بر عملکرد پیشرانهAP-GAP  تاثیر گذار باشد.

پلی بوتادی ان با گروه انتهایی هیدروکسیل که به عنوان رزینHTPB  شناخته می شود، یک نوع پلی ال هیدروکربنی مایع است که عمدتا در تهیه پیشرانه های کامپوزیتی استفاده می شود. به علت ماهیت غیراشباع پلیمر HTPB، این رزین پتانسیل کهولت اکسایشی بالایی دارد. در این مقاله روند تغییرات خواص شیمیایی، جرم مولکولی، وزن اکی والان و گرانروی رزین تحت شرایط اکسایش حرارتی در حضور و عدم حضور آنتی اکسیدان فنلی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور نمونه های رزین HTPB در طی 100 روز و تحت شرایط اکسایشی 60oC و فشار 1 اتمسفر قرار داده شد و روند تغییر مقدار عدد پراکسید، عدد هیدروکسیل، عدد اپوکسی، گرانروی و جرم مولکولی دو نمونه مطالعه شد. نتایج نشان می دهد که جفت شدن رادیکالی زنجیرها و افزایش جرم مولکولی پلیمر و عاملیت هیدروکسیل HTPB، مهم ترین رخداد در طی اکسایش حرارتی رزین است.

در این مقاله، تحلیل دینامیکی غیرخطی ضربه کم سرعت ورق کامپوزیتی مستطیلی تقویت شده با آلیاژ حافظه دار انجام شده است و، برای اولین بار تغییرات لحظه ای و غیریکنواخت بودن مکانی میزان تبدیل فاز آستنیت به مارتنزیت و برعکس با استفاده از کد نویسی صورت پذیرفته در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده است. همچنین بجای استفاده از نظریه های تقریبی ورق، از شبیه سازی سه بعدی برای استخراج پاسخ های ضربه بر پایه نظریه الاستیسیته استفاده گردیده است. در انتها، بررسی اثر پیش بار، خارج از مرکز بودن ضربه و انرژی ضربه زننده بر پاسخ ضربه ورق صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که خاصیت سوپر الاستیسیته آلیاژ حافظه دار باعث می شود که این آلیاژ در حین ضربه با تشکیل حلقه هیسترزیس انرژی زیادی را جذب کند که این امر باعث بهبود مقاومت به ضربه ورق کامپوزیتی و کاهش آسیب ناشی از ضربه می گردد. همچنین در حالت ضربه خارج از مرکز و در حالت پیش بار کششی به دلیل کاهش آزادی حرکت کلی ورق، نیروی تماسی افزایش می یابد که نتیجه آن افزایش احتمال آسیب پدید آمده است.

نیترو دار کردن آلکن ها به دلیل ماهیت غیراشباع آن ها و قابلیت سنتز گستره وسیعی از ترکیبات C-نیترو آلیفاتیک از اهمیت ویژه ای در حوزه مواد پرانرژی برخوردار است. با توجه به اهمیت سنتز این ترکیبات، استفاده از واکنشگر نیتریل یدید به عنوان روشی ملایم، ارزان و بی خطر جهت نیترو عامل دار کردن HTPB به عنوان یک پیش پلیمر غیراشباع در این مقاله موردمطالعه قرار گرفت. جهت بهینه سازی شرایط واکنش، پارامترهای موثر بر سنتز Nitro-HTPB از قبیل مقدار واکنشگر، مقدار حلال، دما و زمان واکنش موردبررسی قرار گرفت و تاثیر هر یک از پارامترهای مذکور بر میزان نیتره شدن و راندمان محصولات بررسی شد. مشاهده شد که پارامتر حلال از نظر کمیت و کیفیت آن تاثیر بسزایی در راندمان محصول دارد. در این راستا مدت زمان 24 ساعت و دمای محیط به عنوان شرایط بهینه در این واکنش در نظر گرفته شدند. درنهایت جهت مطالعه تاثیر محتوای نیترو بر فرایند رفتار حرارتی محصولات از روش وزن سنجی حرارتی (DSC) بهره گرفته شد. مشاهده شد که با افزایش محتوای نیتروی محصولات، گرمای حاصل از تجزیه افزایش و پایداری حرارتی کاهش می یابد.