مقدمه. 1
1- مقدمه. 3
1-1- انگیزه. 3
1-2- وضعیت موجود. 3
1-2-1- تعریف بقا 5
1-3- انواع تهدیدات… 7
1-4- مطالعه حاضر. 7
1-4-1- سناریوی تحلیل انفجار زیر آب… 7
1-4-2- سازمان تحقیق.. 8
1-4-3- مطالب فصول بعدی.. 9
2- بررسی انفجار زیر آب… 11
2-1- تعریف انفجار. 11
2-2– رویداد انفجار زیر آب… 11
3- مدل سازی تحلیلی انفجار. 21
3-1- مقدمه. 21
3-2- برنامه های محاسباتی.. 21
3-3- اصول حاکم بر HYDROCODEها 23
3-4- روش های حل در hydrocode ها 25
3-5- AUTODYN.. 26
4- مروری بر کارهای گذشته. 31
4-1- مقدمه. 31
4-2- بررسی اثر انفجار در برخی منابع موجود. 31
4-2-1- موج شوک…. 32
4-2-2- فشار حباب… 34
4-2-3- اثر انفجار بر روی سازه ها 34
4-3– بالانس انرژی.. 37
4-4- معادلات تشابه. 37
5- مدلسازی مواد. 39
5-1- مقدمه. 39
5-2- آب… 39
5-2-1- معادله حالت چندجمله ای [23] 39
5-2-2- خواص آب… 40
5-3- مواد منفجره. 41
5-3-1- معادله حالت مواد منفجره. 41
5-3-2- تی ان تی.. 41
5-4- فولاد. 42
5-4-1- معادله حالت… 42
5-4-2- مدل ساختاری.. 43
6– مدل سازی یک بعدی و حساسیت شبکه. 46
6-1- مقدمه. 46
6-2- مدل 1 بعدی.. 46
6-2-1- هدف… 46
6-2-2- روش محاسبه نرخ کرنش در روش چند ماده ای.. 46
6-2-3- روش محاسبه فشار در روش اویلری.. 47
6-2-4- روش مدل سازی.. 47
6-2-5- نتایج.. 48
6-3– گرانروی مصنوعی. 51
6-3-1- بررسی اثر گرانروی مصنوعی بر پاسخ.. 55
7- مدل سازی دو بعدی و سه بعدی انفجار زیر آب… 61
7-1- بررسی انفجار در محیط  دو بعدی صفحه ای.. 61
7-1-1- مقدمه. 61
7-1-2- بررسی نگاشت از آزمایش گوه به فضای دو بعدی صفحه ای.. 61
7-1-3- حساسیت مش…. 61
7-1-4- مدل سازی.. 61
7-1-5- بررسی شرایط مرزی.. 63
7-1-6- بررسی نتایج مربوط به نگاشت… 66
7-2- بررسی انفجار در فضای سه بعدی.. 68
7-2-1- مقدمه. 68
7-2-2- مدل شبکه بندی شده. 69
7-2-3- مدل سازی.. 69
7-3- نتیجه گیری.. 72
8- مراجع.. 74
 
فهرست شكل‌ها
 
شکل ‏1‑1: برخی انواع تهدیدات زیر آب… 4
شکل ‏1‑2: ارتباط آسیب و بقا 4
شکل ‏1‑3 رابطه زمانی آسیب و مأموریت… 6
شکل ‏1‑4: تعریف فاکتور شوک…. 8
شکل ‏2‑1 شکل عمومی انفجار زیر آب… 12
شکل ‏2‑2: انفجار زیر آب در طول فرآیند انفجار [8] 13
شکل ‏2‑3: انفجار در زیر آب پس از تکمیل روند انفجار [8] 13
شکل ‏2‑4: پروفیل موج شوک اندازه گیری شده در فواصل متفاوت از منبع انفجار. 14
شکل ‏2‑5: بازتاب موج شوک در سطح آزاد. 15
شکل ‏2‑6: نوسانات حباب گاز. 16
شکل ‏2‑7: شکل معمول پالس حباب… 17
شکل ‏2‑8: مهاجرت حباب در مقایسه با حجم حباب… 18
شکل ‏2‑9: تعریف انفجار نزدیک و دور بر اساس پاسخ سازه و تغییر شکل آن. 18
شکل ‏3‑1: جایگاه مواد در المان های اویلری.. 27
شکل ‏4‑1: نتایج تست تجربی.. 35
شکل ‏4‑2: اثرات نرخ کرنش…. 36
شکل ‏6‑1: مدل یک بعدی گوه. 48
شکل ‏6‑2: محل گیج ها در گوه در AUTODYN.. 49
شکل ‏6‑3: ناپایداری از نوع ساعت شنی.. 54
شکل ‏6‑4: مقایسه تغییرات فشار حداکثر. 55
شکل ‏6‑5: تغییرات فشار حداکثر با مقادیر مختلف ویسکوزیته مربعی.. 56
شکل ‏6‑6 : اثرات تغییرات ویسکوزیته مصنوعی بر حداکثر فشار و مقایسه با نتایج تجربی.. 58
شکل ‏6‑7: طیف فشار نهایی در آزمایش گوه. 58
شکل ‏6‑8: تغییرات فشار با زمان برای سنجه های مختلف در آزمایش گوه. 59
شکل ‏7‑1: پیشروی موج شوک در آزمایش گوه برای انجام نگاشت… 62
شکل ‏7‑2: مکان گرافیکی سنجه ها 62
شکل ‏7‑3: میدان سرعت و فشار نگاشت شده. 63
شکل ‏7‑4: بازگشت جبهه فشاری از مرز منعکس کننده. 64
شکل ‏7‑5: شرط مرزی خروج جریان. 65
شکل ‏7‑6: شکل مرزی انتقالی.. 65
شکل ‏7‑7: مکان گرافیکی سنجه ها 66
شکل ‏7‑8: تاریخچه فشار. 67
شکل ‏7‑9: تاریخچه سرعت در سنجه های مختلف… 67
شکل ‏7‑10: فشار حداکثر در مرجع 9.. 68
شکل ‏7‑11: فضای اویلری انتخابی و ابعاد آن با توجه به اندازه سازه. 70
شکل ‏7‑12: مش بندی مورد استفاده در مرجع [13] 71
شکل ‏7‑13: فضای گازی ناشی از انفجار تی ان تی پس از نگاشت… 71
شکل ‏7‑14: کانتور فشار درست پس از نگاشت… 72

فهرست جدول‌ها
 
جدول ‏3‑1: مقایسه روش های حل در HYDROCODEهای رایج.. 22
جدول ‏3‑2: معدلات حالت و و معادلات ساختاری در Autodyn. 28
جدول ‏4‑1: نتایج تست… 35
جدول ‏5‑1: خواص آب مورد استفاده. 40
جدول ‏5‑2: خواص مربوط به معادله حالت تی ان تی.. 41
جدول ‏6‑1: مکان سنجه ها 49
جدول ‏6‑2: نتایج حداکثر فشار در سنجه ها kPa. 50
جدول ‏6‑3: حداکثر خطا در محاسبه فشار حداکثر (درصد) 50
جدول ‏6‑4: مقایسه

مقادیر حداکثر فشار با نتایج فرمول های تجربی.. 51
جدول ‏6‑5: تغییرات فشار حداکثر با تغییر ویسکوزیته خطی.. 55
جدول ‏6‑6: تغییرات فشار حداکثر با مقادیر مختلف ویسکوزیته مربعی.. 56
جدول ‏6‑7: تغییرات فشار حداکثر با تغییرات ویسکوزیته مربعی kPa. 57
جدول ‏6‑8: اثر تغییرات همزمان ویسکوزیته مصنوعی خطی و مربعی kPa. 57
جدول ‏7‑1: مکان سنجه ها (mm) 62
جدول ‏7‑2: مختصات سنجه ها 66
جدول ‏7‑3:  مقایسه فشار حداکثر برای سنجه های مختلف kPa. 68
 
 

مقدمه
یکی از خواص مهم ترکیبات منفجره گرمای تشکیل این ترکیبات می­باشد ولی به دست آوردن گرمای تشکیل همه این ترکیبات در شرایط آزمایشگاهی به دلایل مختلف از جمله خطرات این آزمایش­ها ونیز ناپایداری بعضی ترکیبات و هزینه بالای آن­ها ممکن نیست. بنابراین می­توان از روش­های محاسباتی شیمی کوانتوم و نرم­افزارهای مناسب استفاده نمود.
 
 
فصل اول
مطالعه و بررسی روشهای محاسبات کوانتومی ترکیبات پر انرژی
 

1- تعریف ماده منفجره
ماده ­منفجره ترکیبی شیمیایی و یا مخلوطی مکانیکی است که در اثر جرقه، ضربه، حرارت و یا شعله در مدت کوتاهی تجزیه شده و مقدار زیادی گاز و حرارت تولید می­کند.
در تعریف دیگر برای مواد ­منفجره می­توان گفت: یک ماده منفجره به ماده یا مخلوطی از مواد گفته ­می­شود که خودش قادر است :
1- مقدار گاز تحت فشار بالا تولید کند.
2- قادر است این گاز را با سرعت زیاد و در شرایط معینی تولید کند که محیط اطراف در معرض یک تنش دینامیکی قرارداده شوند.
حال به تعریف انفجار می­پردازیم، انفجار یک واکنش اکسیداسیون و احیای سریع است که فشار و حجم زیادی از گازهای داغ را تولید می­کند. واکنش سوختن، مشابه واکنش انفجار می­باشد که یک ماده سوختنی با هوا می­سوزد و حجم زیادی از گازهای داغ را بوجود می­آورد. ولی اختلاف این دو واکنش شیمیایی، در سرعت آزاد­سازی محصولات احتراق می­باشد. واکنش­های انفجار سریع­اند، در­حالیکه واکنش­های سوختن کند پیش می­روند. قدرت انفجاری یک ماده منفجره به ساختمان ماده منفجره و وجود عوامل ناپایدار بستگی دارد. این گروه­ها که باعث ایجاد ناپایداری می­شوند، عبارتند از گروه­های نیترات، دی آزو، نیترو، آزید و پراکسید و….
این گروه­ها در یک ترکیب باعث افزایش سطح انرژی و ایجاد فشارهایی در داخل مولکول می­شوند. وقتی فشارهای داخلی در اثر محرکی حتی با انرژی کم افزایش یافت، پایدار ماندن ساختمان مولکول امکان ندارد و منجر به شکستن اکثر پیوندها و جدا شدن ناگهانی اجزا مولکول شده و گرمای زیادی آزاد می­شود، یعنی انفجار رخ می­دهد. در بعضی از مواد منفجره میزان ناپایداری مواد به­قدری زیاد است که بدون هیچ تحریکی واکنش تجزیه و شکست مولکول انجام می­گیرد.
 
 
 

1-1- طبقه بندی مواد منفجره
تقسیم­بندی مواد منفجره دارای تاریخچه­ای است که در طول زمان تغییر­کرده ­است.

1-1-1- طبقه­بندی مواد منفجره بر اساس نوع تركیب شیمیایی
در اولین تقسیم­بندی که صورت ­گرفته مواد منفجره را در 6 گروه جای دادند که این 6 گروه عبارتند از:
1- ترکیبات نیترو
2- استرهای نیتریک
3- نیترو آمین­ها
4- مشتقات اسید­کلریک و پرکلریک
5- آزیدها
6- پراکسیدها و ازوئیدها و غیره
نقص تقسیم­بندی فوق در دسته ششم است که انواعی از مواد نامعلوم را شامل­ می­شود. بعدها این تقسیم­بندی تکمیل ­شد و سعی ­کردند مواد منفجره را با توجه به عوامل شیمیایی و گروه­های عاملی تقسیم­بندی کنند.

1-1-2- طبقه­بندی بر اساس گروه­ عاملی
در این تقسیم­بندی این مواد به 8 گروه تقسیم­بندی شده­اند، وجود یک یا چند گروه عاملی می­تواند باعث شناخت یک ماده منفجره شود.
1- ترکیبات نیترو و نیترات­های معدنی دارای عوامل :
2- فولیمنات­های دارای عامل :
3- آزیدهای آلی و معدنی دارای عوامل :
4- مشتقات هالوژنه ازت دارای عوامل :                            ( هالوژن  )
5- کلرات­ها و پرکلرات­ها دارای عوامل :
6 – پراکسیدها و ازوئیدهای دارای عوامل :
7- استیلن و استیلدهای دارای عوامل :
8- ترکیبات آلی فلزی دارای عوامل :

1-1-3- تقسیم­بندی كاربردی مواد منفجره
نوع دیگر تقسیم­بندی که مورد استفاده قرار می­گیرد، تقسیم­بندی کاربردی مواد منفجره است.
اولین دسته، مواد منفجره­ای هستند که دارای با­لاترین سرعت واکنش انفجاری می باشند.   9100-2000  و دومین دسته، مواد محترقه شامل فرم­های پرتاب و پیرو­تکنیک­ها هستند که در مرتبه دوم سرعت سوختن قرار دارند و با سرعتی نسبتاً پایین می­سوزند و بر حسب  بیان می شوند.

1-2- طبقه­بندی كلی مواد منفجره
اگرچه تعداد زیادی مواد منفجره پلیمری جدید نیز تولید ­شده است، اما همه­ی آنها به­ طور کلی به یکی از سه دسته زیر تعلق دارند.
1- مواد منفجره سوزشی یا پیشرانه­ها
2- مواد منفجره آغازگر ( اولیه )
3- مواد منفجره قوی ( اصلی یا ثانویه )