تحولی عظیم در وب سایت رسمی دنیای آموزش و فروش محصولات جدید ...
0

مکانیک انفجار

انفجار پدیده ای انی است که در اثر ازادسازی مقداری زیادی انرژی همراه است. منشا واقعی این انرزی می تواند باورت، بخار متراکم در بویلر یا تحولات کنترل نشده اتمی باشد. اما در هر حال رهاسازی انرژی باید ناگهانی باشد و یک محیط پر انرژی در اطراف مبدا ایحاد آن بوجود اید ، این انرژی متمرکز شده به سرعت از راه های مختلف مانند موج انفجاری، پرتاب ترکش ها، تشعشع حرارتی یا یونیزاسیون پخش می گردد.

قدرت یک انفجار بر اساس مقداری انرژی که آزاد می کند بیان می شود بنابراین می توان آن را به طور مستقیم با واحد های انرژی مانند ژول بیان کرد.

برای مقایسه قدرت انفجاری مواد منفجره باید مبنای در نظر و استانداردهایی بنا نمود. یکی از مبناهای اساسی، انرژی ازاد شده در انفجار ماده منفجره TNT است. دلیل انتخاب این ماده درصد خلوص، راحتی در اندازه گیری و در دسترس بودن است. همچنی TNT از لحاظر کاربرد ایمن است علاوه بر این نظم کریستالی  قابل مشاهده در ریزساختار این ماده منفجره به وقوع پدیده انفجاری کامل همراه با تمام ویژیگی های مربوط منجر می شود.

لازم به ذکر است که از انفجار یک گرمTNT مقدار 4610  ژول یا 1100 کالری انرژی ایجاد می گردد.

قدرت انفجاری

قدرت انفجاری بر اساس میزان انرژی آزاد شده توسط ماده شیمایی منفجره خاص نسیبت به همان مقدار جرم از ماده منفجره TNT بیان می گردد این نسبت به صورت درصد بیان می شود. به عنوان مثال ماده منفجره PETN موج انفجاری با انرژی حدود 15 درصد ماده TNT با جرم یکسان دارد.

گستره تهدیدات بالقوه و چالش هایی که امنیت و ایمنی را در یک سازه ساختمانی از دیدگاه پدافند غیرعامل به خطر می­اندازد الزام می­سازد که تحقیقات جامع و وسیعی در زمینه مقاوم سازی سازه ها انجام گیرد.

موج انفجار در اثر افزايش سريع فشار هوا از نقطه اتمسفري به فشار اوج انفجارحاصل مي شودكه بدنبال آن يك كاهش سريع در فشار اتمسفري و سپس افزايش تدريجي درفشار اتمسفري بوجود مي آيد . بنابراين موج انفجار داراي دو فاز مي باشد .ازدياد سريع فشار كه يك كاهش اتمسفري بدنبال دارد به نام فاز مثبت و يا فاز فشاري و كاهش فشار به حد اتمسفري فرعي كه يك بازگشت به حالت اتمسفري بدنبال دارد بنام فاز منفي و يا فاز مكنده ناميده مي شود.

مساحتي كه زير فاز مثبت منحني فشار به زمان قرار دارد به نام ضربان مثبت انفجار و محدوده باقي مانده به نام ضربان منفي شناخته شده است.

افزايش سريع در فشار باعث بوجود آمدن فضائي در اطراف بمب انفجاري خواهد شد كه درجلوي اين محيط هوا دست نخورده ولي در پشت سر آن هوا تحت فشار شديدي قرار خواهد گرفت كه اين منطقه بنام شوك جلوي موج انفجار ناميده مي شود . چون انبساط باعث گرم ومنبسط شدن هواي اطراف مي شود درنتيجه در هوا و مايعات قابل انتشار ، اين امر موجب به وجود آمدن موج انفجار خواهد شد.

ﺍﻣﻮﺍﺝ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ

ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﻭﺍﻛﻨﺸﻲ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺩﺭ ﺁﻥ ﻧﺮﺥ ﺳﻮﺧﺘﻦ ﻣﻮﺍﺩ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺘﻲ ﺑﻪ ﻣﺮﺍﺗﺐ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺍﺯ ﺳﺮﻋﺖ ﺻﻮﺕ ﺍﻧﺠﺎﻡ  ﻣﻲﺷﻮﺩ ﻛﻪ ﺩﺭ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺩﻣﺎ ﻭ ﻓﺸﺎﺭ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﺑﺎﻻﻳﻲ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻭ ﻣﻮﺝ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺑﻼﻓﺎﺻﻠﻪ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻭ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﺯﻳﺎﺩﻱ  ﻣﻨﺘﺸﺮ ﻣﻲﺷﻮﺩ

ﻫﺮ ﺑﺎﺭﮔﺬﺍﺭﻱ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﻣﻮﺝ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺗﻮﺳﻂ 3 ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮ ﺷﻜﻞ ﻣﻮﺝ، ﺣﺪﺍﻛﺜﺮ ﺍﺿﺎﻓﻪ ﻓﺸﺎﺭ  ﻭ ﺯﻣﺎﻥ ﺩﻭﺍﻡ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻣﻲ ﺷﻮﺩ. ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﻣﻨﺸﺄ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ، ﻣﻮﺝ ﻫﺎﻱ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﺁﻥ ﺑﻪ ﺩﻭ ﺷﻜﻞ ﻣﻮﺝ ﺿﺮﺑﻪ ﻭ ﻣﻮﺝ ﻓﺸﺎﺭ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﻣﻲ ﮔﺮﺩﻧﺪ.

ﻣﻮﺝ ضربه

ﻣﻮﺝ ﺿﺮﺑﻪ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻨﻔﺠﺮﻩ ﺟﺎﻣﺪ ﺑﻮﺩﻩ ﻭ ﺩﺭ ﺁﻥ ﻓﺸﺎﺭ ﮔﺎﺯﻫﺎﻱ ﺷﻜﻞ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺍﺯ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ، ﺑﺎ ﺍﻧﺘﺸﺎﺭ ﺍﺯ ﭼﺸﻤﺔ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ، ﮔﺴﺘﺮﺵ ﻭ ﺗﺎ ﻓﺸﺎﺭ ﻣﺒﻨﺎﻱ  ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ ﻭ ﺳﭙﺲ ﺗﺎ ﻓﺸﺎﺭ ﻣﺤﻴﻄﻲ ﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺍﻳﻦﻣﺮﺣﻠﻪ ﻓﺎﺯ ﻣﺜﺒﺖ ﻣﻲ ﮔﻮﻳﻨﺪ

ﺩﺭ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺍﻧﺘﺸﺎﺭ ﻣﻮﺝ، ﮔﺎﺯﻫﺎﻱ ﺣﺎﺻﻞ ﺍﺯ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺳﺮﺩ ﺷﺪﻩ ﻭ ﻓﺸﺎﺭ ﺁﻧﻬﺎ ﺑﻪ ﻣﻘﺪﺍﺭ ﻧﺎﭼﻴﺰﻱ ﻛﻤﺘﺮ ﺍﺯ ﻓﺸﺎﺭ ﺍﺗﻤﺴﻔﺮ ﻣﻲ ﺭﺳﺪ. ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺍﻳﻦ ﺍﺧﺘﻼﻑ ﻓﺸﺎﺭ ﺟﻬﺖ ﺟﺮﻳﺎﻥ ﻣﻌﻜﻮﺱ ﺷﺪﻩ ﻭ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﻣﺮﻛﺰ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺑﺎﺯ ﻣﻲ ﮔﺮﺩﺩ. ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺍﻳﻦ ﻋﻤﻞ ﻛﺎﻫﺶ ﻓﺸﺎﺭ ﻳﺎ ﻣﻜﺶ ﺧﻮﺍﻫﺪ ﺑﻮﺩ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺁﻥ ﻓﺎﺯ ﻣﻨﻔﻲ ﻣﻲ ﮔﻮﻳﻨﺪ

ﻓﺸﺎﺭ ﻓﺎﺯ ﻣﻨﻔﻲ ﻧﺴﺒﺘﺎً ﻛﻮﭼﻚ ﻭ ﺗﺪﺭﻳﺠﻲ ﺑﻮﺩﻩ ﺑﻪ ﻃﻮﺭﻱ ﻛﻪ ﺩﺭ ﻃﺮﺍﺣﻲ ﺳﺎﺯﻩ ﻫﺎﻱ ﻣﻘﺎﻭﻡ ﺩﺭ ﺑﺮﺍﺑﺮ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺩﺭ  ﺍﻛﺜﺮ ﻣﻮﺍﻗﻊ ﺍﺯ ﺁﻧﻬﺎ ﺻﺮﻑ ﻧﻈﺮ ﻣﻲ ﮔﺮﺩﺩ ﻭﻟﻲ ﺩﺭ ﻣﻮﺭﺩ ﻣﻠﺤﻘﺎﺕ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﻣﻲ ﺗﻮﺍﻧﺪ ﺑﺎﻋﺚ ﭘﻴﺎﻣﺪ ﻫﺎﻱ ﺟﺪﻱ ﺷﻮﺩ. ﺍﺛﺮ ﻓﺎﺯ ﻣﻨﻔﻲ ﺩﺭ ﻫﻨﮕﺎﻡ ﻭﺭﻭﺩ ﺟﺒﻬﻪ ﻣﻮﺝ ﺑﻪ ﻣﺤﻴﻂ ﺩﺍﺧﻞ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﻧﻴﺰ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻪ ﺍﺳﺖ.

موج فشار

 

ﻣﻮﺝ ﻓﺸﺎﺭ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻨﻔﺠﺮﻩ ﮔﺎﺯﻱ ﻭ ﻣﺎﻳﻊ ﺑﻮﺩﻩ ﻭ ﺩﺭ ﺁﻥ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﻓﺸﺎﺭ ﺑﻪ ﺻﻮﺭﺕ ﺗﺪﺭﻳﺠﻲ ﺗﺎ ﻓﺸﺎﺭ  ﻣﺒﻨﺎﻱ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ ﻭ ﺳﭙﺲ ﺗﺎ ﻣﻘﺪﺍﺭ ﻓﺸﺎﺭ ﻣﺤﻴﻄﻲﻛﺎﻫﺶ ﻣﻲ ﻳﺎﺑﺪ ﻟﻴﻜﻦ ﻣﻌﻤﻮﻻً ﻓﺎﺯ ﻣﻨﻔﻲ ﻧﺪﺍﺭﺩﻳﻦ ﭘﺪﻳﺪﻩ ﺩﺭ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭﻫﺎﻱ ﺻﻨﻌﺘﻲ ﻳﺎ ﺗﺼﺎﺩﻓﻲ ﻭ ﻏﻴﺮﻧﻈﺎﻣﻲ ﺍﺳﺖ

انتشار موج انفجار

ﻓﺸﺎﺭ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﻣﻮﺝ ﺿﺮﺑﻪ ﻳﺎ ﻣﻮﺝ ﻓﺸﺎﺭ ﺑﺎ ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺟﺒﻬﻪ ﻣﻮﺝ، ﻛﺎﻫﺶ ﻳﺎﻓﺘﻪ ﻭ ﺑﻪ ﻓﺸﺎﺭ ﻣﺤﻴﻄﻲ ﻣﻴﻞ ﻣﻲ ﻛﻨﺪ ﻭ ﺳﺮﺍﻧﺠﺎﻡ ﭘﺲ ﺍﺯ ﺭﺳﻴﺪﻥ ﻭﺿﻌﻴﺖ ﺑﻪ ﻓﺸﺎﺭ ﻣﺤﻴﻄﻲ، ﻓﺸﺎﺭ ﻣﻨﻔﻲ ﺑﺎﻋﺚ ﺑﺎﺯﮔﺸﺖ ﻫﻮﺍ ﺑﻪ ﻣﺮﻛﺰ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﻣﻲ ﮔﺮﺩﺩ(طبق شکل ‏2‑3 و شکل ‏2‑3).

ﺷﻜﻞ ﻫﺎﻱ ﻣﺸﺨﺼﺎﺕ ﻣﻮﺝ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ

ﻣﺪﺕ ﺯﻣﺎﻥ ﻓﺎﺯ ﻣﺜﺒﺖ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻧﻮﻋﻲ ﺯﻣﺎﻥ ﺩﻭﺍﻡ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ.

ﺍﻓﺖ ﻓﺸﺎﺭ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﺍﺯ ﻣﺤﻞ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ

اثر نرخ کرنش

در بارگذاری ناشی از برخورد یا انفجار، مصالح سازه موجهای شک فشار بسیار شدیدی را در یک فاصله ی زمانی بسیار کوتاه تجربه میکنند. این نوع بارگذاری ها موسوم به بارگذاری های با نرخ کرنش های بسیار بالا هستند. پاسخ سازه به این فشار دینامیکی متفاوت از پاسخ سازه به همین مقدار فشار اما به صورت استاتیکی است. رفتار بتن با توجه به ویسکو-پلاستیک بودن آن وابسته به نرخ کرنش است که این ویژگی باید در مدل های دینامیکی بتن دیده شود. نرخ های کرنش بالا بر برخی خصوصیات مصالح شامل مقاومت فشاری و کششی، مدول الاستیسیته، شکل پذیری و نسبت پوآسون اثر می گذارد.

مقاومت، ظرفیت تغییرشکل و انرژی شکست پارامترهای مهمی برای توصیف پاسخ بتن هستند. برای بارگذاری- های دینامیکی این پارامترها مشابه بارگذاری استاتیکی نیستند. بارهای انفجاری معمولا نرخ کرنشهای بسیار بالا در محدوده  ایجاد می کنند. این نرخ کرنش بسیار بالا، خواص مکانیکی مصالح در سازه و مکانیزم های مورد انتظار را تغییر می دهد. شکل 2  محدوده ی تقریبی نرخ کرنش ها را برای بارگذاریهای – متفاوت نشان می دهد. مشاهده می شود که نرخ کرنش برای خزش حدود ، نرخ کرنش استاتیکی معمولاً در محدوده ، برای زلزله حداکثر نرخ کرنش  است. اما فشار انفجار معمولا منجر به نرخ کرنشهایی در محدوده  می شود.

محدودهی تقریبی نرخ کرنشها برای بارگذاریهای مختلف

 

ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪﻱ ﺑﺎﺭ ﻫﺎﻱ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭﻱ

انفجار ﺍﺯ ﻧﻈﺮ ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ ﺑﻪ ﺩﻭ ﺩﺳﺘﻪ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺧﺎﺭﺟﻲ (ﺧﺎﺭﺝ ﺍﺯ ﺳﺎﺯﻩ)، ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺩﺍﺧﻠﻲ (ﺩﺍﺧﻞ ﺳﺎﺯﻩ) ﺗﻘﺴﻴﻢ ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ.

ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺧﺎﺭﺟﻲ ﺑﻪ ﺳﻪ ﺩﺳﺘﻪ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺩﺭ ﻫﻮﺍ، ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺩﺭ ﺳﻄﺢ ﺯﻣﻴﻦ ﻭ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺩﺭ ﺩﺍﺧﻞ ﺯﻣﻴﻦ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﻣﻲ ﮔﺮﺩﺩ.

ﺩﺭ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﻫﻮﺍﻳﻲ، ﺍﻣﻮﺍﺝ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﻣﺴﺘﻘﻴﻤﺎً ﺑﻪ ﺳﺎﺯﻩ ﺑﺮﺧﻮﺭﺩ ﻛﺮﺩﻩ ﻭ ﻧﺤﻮﻩ ﺍﻧﺘﺸﺎﺭ ﺍﻣﻮﺍﺝ ﺩﺭ ﻫﻮﺍ ﺑﻪ ﺻﻮﺭﺕFﻛﺮﻭﻱ ﺍﺳﺖ.

اﮔﺮ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺩﺭ ﺳﻄﺢ ﺯﻣﻴﻦ ﻭﺍﻗﻊ ﮔﺮﺩﺩ، ﺍﻧﺘﺸﺎﺭ ﺍﻣﻮﺍﺝ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺑﺼﻮﺭﺕ ﻧﻴﻢ ﻛﺮﻩ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﺪ ﻭ ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮ ﺍﻧﺘﺸﺎﺭ ﺍﻣﻮﺍﺝ ﺩﺭ ﻫﻮﺍ، ﺍﻧﺘﺸﺎﺭ ﺍﻣﻮﺍﺝ ﺩﺭ ﺯﻣﻴﻦ (ﻣﺜﻞ ﺯﻣﻴﻦ ﻟﺮﺯﻩ) ﻳﻌﻨﻲ ﺷﻮﻙ ﺯﻣﻴﻦ ﻧﻴﺰ ﺭﺥ ﺧﻮﺍﻫﺪ ﺩﺍﺩ، ﻟﻴﻜﻦ ﺍﺛﺮ ﺁﻥ ﻗﺎﺑﻞ ﺗﻮﺟﻪ ﻧﻴﺴﺖ.

ﺩﺭ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺩﺭ ﺩﺍﺧﻞ ﺯﻣﻴﻦ، ﺍﻧﺮژﻱ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﺑﻪ ﺻﻮﺭﺕ ﻣﻮﺝ ﻓﺸﺎﺭﻱ ﻭ ﺑﺮﺷﻲ ﺩﺭ ﺯﻣﻴﻦ ﻣﻨﺘﻘﻞ ﺷﺪﻩ ﻭ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﺍﻧﺘﺸﺎﺭ ﺍﻣﻮﺍﺝ ﺩﺭ ﺯﻣﻴﻦ، ﺷﻮﻙ ﻫﺎﻱ ﺷﺪﻳﺪ ﺩﺭ ﺯﻣﻴﻦ ﺭﺍ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﻣﻲ ﻧﻤﺎﻳﺪ ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗﻮﺍﻧﺪ ﺍﺛﺮﺍﺕ ﺗﺨﺮﻳﺒﻲ ﺷﺪﻳﺪﻱ ﺑﺮ ﺭﻭﻱ ﺳﺎﺯﻩ ﻫﺎﻱ ﺯﻳﺮ ﺯﻣﻴﻨﻲ ﺩﺍﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ

ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮ ﺑﺎﺭﻫﺎﻱ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ، ﺍﺛﺮ ﺗﺮﻛﺶ ﻫﺎﻱ ﻧﺎﺷﻲ ﺍﺯ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ ﻧﻴﺰ ﺑﻌﻀﺎً ﺩﺭ ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﻲ ﺷﻮﺩ.

ﺍﻧﻔﺠﺎﺭﻫﺎﻱ ﺩﺍﺧﻠﻲ، ﺑﺴﺘﻪ ﺑﻪ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﻭ ﻧﺤﻮﻩ ﺗﻬﻮﻳﻪ ﺁﻥ ﺑﻪ ﺩﻭ ﺩﺳﺘﻪ ﻣﺤﺒﻮﺱ ﻭ ﻧﻴﻤﻪ ﻣﺤﺒﻮﺱ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﻣﻲ ﮔﺮﺩﺩ.

ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭﻫﺎﻱ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺩﺭ شکل ‏2‑4 ﻭ ﺗﻘﺴﻴﻢ ﺑﻨﺪﻱ ﺑﺎﺭﻫﺎﻱ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭﻱ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﻮﺍﺭﺩ ﻓﻮﻕ ﺩﺭ جدول ‏2‑5 ﻧﺸﺎﻥ ﺩﺍﺩﻩ ﺷﺪﻩ ﺍﺳﺖ

ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ ﺑﺎﺭﻫﺎﻱ ﺍﻧﻔﺠاری و تقسیم ﺑﻨﺪﻱ ﺑﺎﺭﻫﺎﻱ ﺍﻧﻔﺠﺎﺭ

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.