علوم و فناوری های پدافند نوین
سال:1397 | دوره:9 | شماره:4 |تعداد مقالات:11

هرچند مطالعات فراوانی در دهه های گذشته در خصوص آنالیز و طراحی سازه های زیربنایی نظیر ساختمان ها و پل ها برای بارهای ناشی از انفجار انجام گرفته است با این وجود تحقیقات زیادی برای احتساب نااطمینانی های ناشی از این بارگذاری ها در سوابق تحقیقاتی گزارش نشده است. از آنجا که عموما در عملیات تروریستی، متناسب با شرایط محل هدف، بارگذاری ناشی از انفجار با اراده انسانی رقم می خورد بنابراین کمیت این بارها می تواند بسیار متغیر و متنوع باشد. بدین ترتیب همیشه این سوال مهم برای به خصوص این گونه سازه ها مطرح است که آیا به اندازه کافی ایمن هستند. برای برخورد با این چنین مسائلی استفاده از روش های ارزیابی احتمالاتی ریسک اجتناب ناپذیر است. مطابق این روش ها، با احتساب تمامی نااطمینانی های محتمل در بارگذاری انفجاری (و نیز نااطمینانی های مربوط به پارامترهای مقاومتی سازه) احتمال خرابی تخمین زده می شود. همچنین با در نظر گرفتن هزینه های ناشی از خرابی، ریسک در خصوص سازه مورد مطالعه به دست می آید. در این مقاله علاوه بر مبحث قابلیت اعتماد سازه دال که مورد بررسی تفصیلی قرار گرفته و یک فرمول بندی مناسب برای آن پیشنهاد می گردد، با احتساب یک آنالیز اقتصادی هزینه های چرخه عمر یک سازه در معرض بار انفجاری محاسبه می گردند. مقدار این هزینه ها می توانند معیاری مناسب برای انتخاب گزینه برتر در میان همه گزینه های مطرح برای مسئولین تصمیم گیر فراهم آورد.

امروزه استفاده از گروه شمع ها به منظور انتقال بار سازه به لایه های سخت خاک یا سنگ، این سازه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین هرگونه آسیب به گروه شمع می تواند منجر به خطرات جبران ناپذیری شود. از سوی دیگر، اهمیت بارگذاری انفجاری و توسعه سیستم های پدافند غیرعامل، اتخاذ تدابیر لازم در خصوص اثرات ناشی از بارگذاری انفجار بر گروه شمع ها بیش از پیش ضروری است. یکی از پارامترهای مهم و اثرگذار در گروه شمع، فواصل بین شمع ها در گروه شمع است که در این تحقیق سعی گردیده است که اثرات فاصله بین شمع ها در گروه شمع تحت بارگذاری انفجار، مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق تحلیل عددی گروه شمع، با استفاده از نرم افزار آباکوس و به وسیله روش کوپل اویلری-لاگرانژی (CEL)، انجام شده است. با توجه به نتایج اتخاذ شده مشخص گردید که افزایش فاصله عرضی یا طولی شمع ها در گروه شمع، موجب بهبودی وضعیت گروه شمع در برابر بارگذاری انفجار خواهد شد.

در این مطالعه، شبکه عصبی GMDH با ساختار عمومی (تعمیم یافته) با موفقیت برای مدل سازی روش مغزه گیری حاوی میل گرد و بر پایه نتایج گسترده آزمایشگاهی بکار گرفته شده است. الگوریتم ژنتیک و روش تجزیه مقادیر منفرد برای تعیین ساختار بهینه مدل گسترش یافته اند. مجموعه داده های ورودی و خروجی برای آموزش و آزمایش مدل های استخراج شده شامل متغیرهای قطر مغزه بتنی، نسبت ابعاد مغزه، تعداد میل گردهای داخل مغزه، فاصله محور میل گرد تا انتهای نزدیک تر مغزه و نیز مقاومت مغزه (با و بدون میل گرد) به عنوان پارامترهای ورودی و مقاومت مکعبی استاندارد بتن به عنوان متغیر خروجی مدل در نظر گرفته شده اند. مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی به دست آمده در این مطالعه و مقادیر متناظر پیش بینی شده توسط مدل GMDH نشان داد که این مدل توانایی بالایی در پیش بینی مقاومت فشاری بتن بر پایه نتایج آزمایش مغزه گیری دارد. در انتها، آنالیز حساسیت به منظور بررسی تاثیر پارامترهای ورودی بر خروجی مدل GMPH انجام گرفت. این آنالیز نشان داد که مقادیر متغیر خروجی (مقاومت مکعبی استاندارد بتن) به طور قابل توجهی متاثر از مقادیر پارامترهای مقاومت مغزه و تعداد میل گردها در مقایسه با سایر متغیرهاست.

یکی از روش های مناسب برای کاهش اثرات انفجار، بهسازی خاک است. شالوده های روی بستر خاک های رسی سست و اشباع، مستعد نشست زیاد و گسیختگی بوده و برای بهسازی خاک نیاز به تقویت بعضی از پارامترهای مقاومتی مثل سختی خاک دارند. در این تحقیق برای بهسازی خاک از ستون سنگریزه ای کوبشی (RAP) و غیرکوبشی (UAP) استفاده شده است. مدل سازی عددی با استفاده از نرم افزار PLAXIS به صورت دو بعدی تقارن محوری انجام شده است. به منظور مدل سازی مصالح ستون از مدل رفتاری خاک سخت شونده (Hardening soil) و برای خاک مورد بهسازی از مدل های رفتاری خاک سخت شونده و کم کلی اصلاح شده (Modified cam-clay) استفاده شده است. با توجه به ارزیابی پارامترها، مشاهده گردید که افزایش قطر ستون سنگریزه ای کوبشی و طول ستون سنگریزه ای غیر کوبشی کارایی بهتری در بهبود ظرفیت باربری و نشست شالوده دارد. در نهایت، نشست پی با ستون سنگریزه ای کوبشی تا 66 درصد و با ستون سنگریزه ای غیر کوبشی تا 52 درصد کاهش یافت.

سازه های بتن آرمه مدفون، فضاهای ایمن برای مقاصد نظامی به شمار می روند. در پروژه های پدافند غیرعامل، فضاهای زیرزمینی، کاربردهای گسترده ای دارند و از نظر امنیتی به تجهیزات دفاعی کمتری در مقایسه با سازه های سطحی نیازمندند. یکی از بارهای محتمل بر سازه های مدفون، انفجار است. در انفجارهای سطحی که در روی زمین یا عمق کمی از سطح زمین رخ می دهند، بخشی از انرژی انفجار وارد محیط خاک شده و سبب ایجاد گودال و امواج درون زمینی می شود. با توجه به این که سقف سازه مدفون بیش ترین اثر را از انفجار سطحی دریافت می کند، بررسی قابلیت اعتماد سقف ضروری است. در این تحقیق، با ساخت مدل اجزای محدود سازه مدفون، از روش هاسوفر و لیند در طراحی سقف سازه برای رسیدن به یک شاخص قابلیت اعتماد مشخص استفاده شده است. هدف طراحی، رسیدن به شاخص قابلیت اعتمادی برابر 7/3 بود که معادل احتمال خرابی 0001/0 است. اثر انفجار و میزان خرابی آن در سازه با نرم افزار اتوداین شبیه سازی شد. بدین ترتیب، تاثیر متغیرهای مقاومتی در قابلیت اعتماد سازه مدفون تحت بار انفجار سطحی تعیین شد و مشخص گردید که بهبود کیفیت اجرا و شناخت دقیق مصالح و رفتار سازه ها، امکان افزایش ضریب اطمینان را فراهم می آورد.

در این مقاله، یک الگوریتم استخراج ویژگی مبتنی بر سیستم شنوایی، بر اساس یک تبدیل زمانی-فرکانسی به نام تبدیل شنوایی (AT) و ضرایب کپسترال نرمالیزه شده توان (PNCC)، که یک ویژگی موفق در زمینه تشخیص گفتار و گوینده بوده است، پیشنهاد می گردد. به طور معمول عملکرد مدل های صوتی که توسط داده های بدون نویز (تمیز) آموزش داده می شوند، وقتی در شرایط نویزی مورد آزمایش قرار می گیرند به طور فزاینده ای کاهش می یابد. ویژگی پیشنهادی که ضرایب کپسترال نرمالیزه شده توان مبتنی بر فیلتر کاکلی (CFPNCC) نامیده می شود تحت چنین شرایطی مقاومت بالایی را از خود بروز می دهد. ویژگی بارز الگوریتم پیشنهادی ترکیب مزیت های فیلتر بانک کاکلی با مزایای ویژگی PNCC است که مقاومت توام در مقابل نویزهای ایستان و غیر ایستان را به همراه دارد. به گونه ای که آزمایش های انجام شده بر روی پایگاه دادگان استاندارد SSC نشان می دهد، در سیستم تصدیق گوینده مبتنی بر مدل مخلوط گوسی، این ویژگی بهتر از ویژگی PNCC عمل می کند و به طور کلی نسبت به سایر ویژگی های متداول در زمینه تشخیص گوینده مانند MFCC و RASTA-PLP در شرایط نویزی نرخ خطای پایین تری را داراست.

در سال های اخیر، برنامه های مبتنی بر ویدئو در حال افزایش بوده است. لذا محققان در تلاش اند که تکنیک های کدینگ ویدئو را موثرتر و کارآمدتر سازند. بنابراین روش های متعددی به منظور بهبود کیفیت ویدئو در برابر خطای کانال، پیشنهادشده است. در این مقاله نیز، هدف افزایش کیفیت ویدئو در گیرنده است. اساس روش پیشنهادی بدین صورت است که در یک نرخ ارسال ثابت، نرخ کدگذار کانال را افزایش داده و با استفاده از آن میزان مقابله در برابر خطای کانال افزایش پیدا می کند. افزایش نرخ کدگذار کانال با افزایش نرخ فشرده سازی و کاهش داده های منبع، صورت می پذیرد. ازآنجایی که بلوک تخمینگر حرکت به درستی قادر به مینیمم کردن واریانس اطلاعات فریم نیست؛ در این مقاله تخمینگر ثانویه ای پیشنهاد شده است که این بلوک بر روی اطلاعات اعمال و منجر به افزایش نرخ فشرده ساز منبع می شود. به منظور پیشنهاد تخمینگر ثانویه، از ترکیب تبدیل موجک و شبکه عصبی با الگوریتم ژنتیک (GA) استفاده می شود. این تخمین گر ثانویه به طور قابل توجهی، واریانس اطلاعات فریم را کاهش می دهد، ازاین رو، به بیت کمتری برای ارسال اطلاعات نیاز است. بنابراین، در این روش می توان بدون افزایش داده ارسالی برای هر فریم، نرخ کدگذار کانال را افزایش داد و فریم های ویدئویی را در برابر خطای کانال مقاوم تر ساخت. به منظور ارزیابی روش پیشنهادی، نرخ های متفاوت کدگذار منبع با چندین SNR مختلف کانال آزمایش و نتایج با دیگر روش های موجود مقایسه شده است.

اخیرا تحلیل نقاط آسیب پذیر شبکه انتقال برق به عنوان یکی از شبکه های زیرساختی مورد توجه ویژه قرارگرفته است. به خصوص پیش بینی نقاط آسیب پذیر شبکه می تواند در مدیریت بحران در شبکه موثر باشد. در مطالعات قبلی پیش بینی نقاط آسیب پذیر شبکه انتقال برق مبتنی بر نظریه علوم شبکه، اغلب شبکه را بدون جهت در نظر گرفته اند. در این مقاله شبکه انتقال برق، جهت دار بررسی شده و از الگوریتم تحلیل لینک وزن دار Pagerank برای شناسایی نقاط آسیب پذیر شبکه استفاده شده است. مزیت اصلی این روش کاهش زمان محاسبات و تطبیق نتایج با اطلاعات مراکز دیسپاچینگ است. با مدل سازی بخشی از شبکه انتقال برق ایران در سطح 400 و 230 کیلوولت، همبندی شبکه و نقاط آسیب پذیر آن با این روش پیش بینی شده است. نتایج و دستاوردهای می تواند توسط برنامه ریزان و مدیران شبکه انتقال برق در جهت بهبود مدیریت، امنیت و توسعه شبکه مورد استفاده قرار گیرد.

پوشش های الاستومری پلی اوره با افزایش چشمگیر حد بالیستیک (پرتابی) زیر لایه خود، در افزایش دوام سازه هایی که تحت بار ضربه ای حاصل از رویداد انفجار هستند، کاربردهای گسترده ای یافته اند. برای تهیه الاستومرهای پلی اوره از روش پیش پلیمری استفاده شد که در آن زنجیره هایی با گروه های انتهایی ایزوسیانات تشکیل و در ادامه، عامل پخت (زنجیر افزاینده) به کار رفت. یکی از پرکاربردترین عوامل پخت از نوع آمینی است که خواص فیزیکی و مکانیکی مناسبی را در نمونه ایجاد می کند. در این پژوهش، برای تهیه گونه ای جدید از الاستومرهای پلی اوره با کاربری پوشش های موسوم به ضد انفجار، اکسی دی آنیلین (ODA) به عنوان زنجیر افزاینده در تهیه پیش پلیمر مختوم به گروه های ایزوسیانات که از واکنش هگزا متیلن دی ایزوسیانات (HDI) و پلی کاپرولاکتون دی ال با جرم مولکولی g/mol2000 (PCL) سنتز شده به کار رفت. ساختار محصول حاصل از فرایند پلیمر شدن به روش طیف سنجی زیر قرمز (FTIR) شناسایی شد و خواص مکانیکی نمونه های تولیدشده از جمله مدول، استحکام، درصد ازدیاد طول تا پارگی، مقاومت به پارگی، سختی و میزان چسبندگی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون ها نشان داد که محصول پلیمری سنتز شده به لحاظ رفتار مکانیکی نسبت به سایر محصولات مشابه خارجی، می تواند عملکرد بهتری در ماموریت ها و اهداف پیش بینی شده داشته باشد.

پرتو های پرانرژی الکترونی، از جمله پرتوهای یون سازی هستند که کاربرد فراوانی در پزشکی هسته ای و برای درمان تومورهای سرطانی دارند. با این وجود، این پرتوها در طی مسیر خود در بدن بیمار می توانند به سلول های سالم نیز آسیب وارد نمایند. بنابراین، آگاهی از نحوه توزیع دز جذبی در فانتومی معادل با بافت بدن، نیاز اصلی طراحی درمان با استفاده از پرتوهای الکترونی است. در سالیان اخیر استفاده از روش تمام نگاری دیجیتال برای اندازه گیری و پایش دقیق و سه بعدی دز جذبی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این کار، طراحی و مدل سازی یک ابزار دزیمتری متحرک با استفاده از روش تمام نگاری دیجیتال به انجام رسیده و روش جدیدی برای اندازه گیری دز جذبی الکترون به روش تمام نگاری دیجیتال با باریکه لیزر ارائه شده است. روش ارائه شده برای اندازه گیری دز جذبی به گونه ای توسعه یافته است که در مقابل نوفه های محیطی حاصل از به کارگیری آن در شرایط سخت ایمن باشد. مدل سازی مونت کارلو و عددی ابزار طراحی شده، بیانگر قابلیت بالای آن در اندازه گیری دقیق دز جذبی است.

با توجه به نقش و اهمیت نحوه تخصیص و زمان بندی تسلیحات موجود به تهدیدهای مهاجم در یک نبرد، استفاده از مدل های ریاضی و بهینه سازی در این گونه مسائل ضروری است. در این مقاله یک مدل برنامه ریزی عدد صحیح خطی برای مسئله "تخصیص و زمان بندی سلاح های آن ها به اهداف" با هدف بیشینه کردن متوسط میزان تخریب اهداف و میزان محافظت از مناطق حساس و استفاده کارا از سلاح های موجود و با در نظر گرفتن محدودیت های عملیاتی نحوه تخصیص و زمان بندی سلاح ها ارائه می شود. از آنجایی که حل دقیق مدل ارائه شده با استفاده از نرم افزارهای موجود تحقیق در عملیات در ابعاد نه چندان بزرگ امکان پذیر نیست، الگوریتم ژنتیک و روش تجمع ذرات آشوبی برای این مسئله طراحی شده است. نتایج به دست آمده از این روش ها با جواب دقیق حاصل از مدل سازی مقایسه شده و مشخص می شود، روش تجمع ذرات آشوبی پیشنهادی در صورت وجود محدودیت زمان حل کارایی مناسبی دارد.