با افزایش جنگها، درگیریهای مرزی و حملات تروریستی، خطر انفجار و حمله موشکی بیش از گذشته جان مردم و پایداری سازهها را تهدید میکند. انفجارهایی مثل مین زمینی، بمبهای دستساز و موشک میتوانند موج شدید فشار، ترکش و حرارت ایجاد کنند و خسارتهای سنگین جانی و مالی به همراه داشته باشند. به همین دلیل، بررسی مقاومت سازهها در برابر این تهدیدها یکی از موضوعات مهم در مهندسی سازه به شمار میرود.
در سالهای اخیر پژوهشهای زیادی برای ساخت حفاظها و زرههای مقاوم انجام شده است. استفاده از مواد جدید و چندلایه مثل فلز، سرامیک و پلیمر باعث شده مقاومت در برابر موج انفجار و اصابت گلوله بیشتر شود. با وجود این پیشرفتها، شدت بالای فشار انفجار و غیرقابل پیشبینی بودن حملات هنوز چالش بزرگی است. این مقاله تلاش میکند نگاهی کلی به مقاومت سازهها در برابر انفجار و حمله موشکی و مسیرهای آینده این حوزه داشته باشد.
فهرست مطالب
انفجار چطور به وجود میآید؟ ماهیت و فرآیند انفجار
انفجار به معنای آزاد شدن ناگهانی حجم زیادی انرژی در مدتزمان بسیار کوتاه است. این انرژی معمولاً از مواد منفجره پرانرژی به دست میآید که در برابر محرکهایی مانند گرما، ضربه یا جرقه الکتریکی واکنش نشان میدهند. در لحظه انفجار، گازهای بسیار داغ و پرفشار ایجاد میشوند که به سرعت در محیط گسترش پیدا میکنند و یک موج شوک یا موج انفجار شکل میگیرد. این موج میتواند سازهها را تخریب کرده، ترکشها را پرتاب کند و آسیبهای شدید جانی و مالی بر جای بگذارد.
ماهیت انفجار به دو صورت کلی شناخته میشود: دتونیشن که در آن واکنش با سرعت بسیار بالا و نزدیک به سرعت صوت در مواد انجام میشود، و دیفلاسیون که در آن سرعت واکنش کمتر است اما همچنان میتواند خطرناک باشد. شدت انفجار به نوع ماده منفجره، میزان آن و شرایط محیطی مانند باز بودن فضا یا بسته بودن محیط بستگی دارد. شناخت این فرآیند برای طراحی سازهها و سامانههای حفاظتی اهمیت زیادی دارد، چرا که هرچه درک دقیقتری از ویژگیهای انفجار داشته باشیم، امکان مقابله مؤثرتر با پیامدهای آن فراهم میشود.
تاریخچه زرهها و سامانههای حفاظتی
توسعه زرهها و مواد حفاظتی در طول یک قرن گذشته همواره یکی از دغدغههای اصلی در مهندسی نظامی و سازهای بوده است. پس از جنگ جهانی دوم، تحقیقات در این زمینه سرعت زیادی گرفت و مسیر پیشرفت از حفاظهای ساده فلزی به سمت ترکیبات چند لایه و سبکتر تغییر پیدا کرد. این روند نشان میدهد که نیاز به حفاظت در برابر تهدیدهای مختلف مثل گلوله و انفجار، پیوسته باعث نوآوری در طراحی و مواد شده است.
در ادامه مهمترین نکات و تحولات مرتبط با زرهها و سامانههای حفاظتی در طول تاریخ آمده است:
- مواد حفاظتی ابتدا برای مقابله با اصابت گلوله طراحی شدند و جلیقهها و زرههای ضدگلوله شکل گرفتند.
- حفاظت در برابر انفجار با چالشهای بیشتری روبهرو بود؛ زیرا موج انفجار، فشار و ترکشها پیچیدهتر و گستردهتر عمل میکنند.
- تحقیقات پس از جنگ جهانی دوم شامل مواد جدید و سبک، ترکیبی از فلز، سرامیک و پلیمر شد تا کارایی و مقاومت افزایش یابد.
- انتخاب نوع مواد و طراحی حفاظها بسته به شدت تهدید و نوع انفجار یا اصابت گلوله متفاوت بوده است.
انواع زرهها و عملکرد آنها
زرهها در طول زمان شکلها و کاربردهای مختلفی پیدا کردهاند تا بتوانند افراد و سازهها را در برابر انواع تهدیدها محافظت کنند. این تهدیدها شامل اصابت گلوله، موج انفجار و ترکشهای حاصل از انفجار است. بسته به نوع تهدید و سطح حفاظتی مورد نیاز، زرهها میتوانند از مواد مختلفی مانند فلز، سرامیک، پلیمر یا ترکیبی از آنها ساخته شوند. برخی زرهها به صورت یکپارچه هستند و برخی دیگر چندلایه طراحی میشوند تا انرژی ضربه بهتر جذب شده و خسارت کاهش یابد.
|
نوع زره |
مواد تشکیلدهنده |
کاربرد و ویژگیها |
سطح حفاظت |
|
یکپارچه |
یک نوع ماده (فلز یا پلیمر) |
مناسب برای تهدیدهای کم تا متوسط، ساخت ساده |
پایین تا متوسط |
|
چندلایه |
ترکیبی از فلز، سرامیک و پلیمر |
جذب بهتر انرژی، مقاومت بالاتر |
متوسط تا بالا |
|
سبک |
مواد سبک و مقاوم |
افزایش تحرک فرد یا کاهش وزن سازه |
متوسط |
|
فداشونده |
- |
محافظت از لایههای داخلی در برابر موج و ترکش |
متغیر بر اساس طراحی |
امروزه، تحلیل رفتار سازهها در برابر انفجار و تهدیدهای موشکی اهمیت بالایی پیدا کرده است. یادگیری شبیهسازی این پدیدهها به شما کمک میکند تا با درک دقیق اثرات موج انفجار و برخورد پرتابهها، طراحی حفاظها و سازههای مقاوم را بهبود ببخشید.
برخی دورههای نرمافزاری مرتبط:
- دوره شبیهسازی انفجار در آباکوس (Abaqus)
- دوره شبیهسازی با ال اس داینا (LS-DYNA)
- دوره انسیس مکانیکال (ANSYS Mechanical)
- دوره آباکوس (Abaqus) مقدماتی
مقاومت سازهها در برابر انفجار و حمله موشکی
.webp)
سازههای مدرن برای مقابله با تهدیدهای انفجاری و موشکی نیازمند طراحی ویژهای هستند که شامل انتخاب مواد مناسب، طراحی هندسی و استفاده از تکنیکهای مقاومسازی میشود. این طراحیها بهمنظور کاهش آسیب به سازه و افزایش ایمنی ساکنان انجام میگیرند.
برای درک بهتر این اصول و نحوه کاربرد آنها در مهندسی عمران، میتوانید به مقاله مهندسی عمران چیست؟ مراجعه کنید، این مقاله به بررسی کلی مهندسی سازه، طراحی مصالح و تحلیل مقاومت سازهها در شرایط مختلف پرداخته است.
در ادامه به برخی نکات کلیدی در طراحی سازههای مقاوم در برابر انفجار و حملات موشکی میپردازیم:
- انتخاب مواد مقاوم: استفاده از موادی مانند فولاد با استحکام بالا، بتن مسلح و کامپوزیتها برای افزایش مقاومت سازه در برابر ضربه و فشار انفجار.
- طراحی هندسی مناسب: ایجاد فضاهای باز و بدون ستون در طبقات پایین، استفاده از دیوارهای مقاوم و تقویت اتصالات برای جلوگیری از خرابیهای گسترده.
- استفاده از لایههای حفاظتی: نصب شیشههای ضد ترکش، استفاده از پوششهای مقاوم در برابر حرارت و طراحی دربها و پنجرهها بهگونهای که از ورود ترکشها جلوگیری کنند.
- تحلیل دینامیکی: استفاده از نرمافزارهای شبیهسازی مانند Abaqus و LS-DYNA برای تحلیل رفتار سازه تحت بارهای انفجاری و موشکی.
- مطالعات موردی: بررسی آسیبهای وارده به سازهها در حوادث گذشته مانند حملات تروریستی و جنگها برای بهبود طراحیها و استانداردها
استانداردها و معیارهای ارزیابی مقاومت حفاظتی
برای اطمینان از کارایی زرهها و سامانههای حفاظتی، معیارها و استانداردهای بینالمللی تعریف شدهاند. این استانداردها مشخص میکنند که زره یا حفاظ در برابر چه نوع تهدیدی، با چه شدت و سرعتی باید مقاومت داشته باشد. برای نمونه، استاندارد NIJ 0108.01 برای جلیقهها و زرههای ضدگلوله تعیین میکند که هر سطح حفاظتی قادر به متوقف کردن چه نوع گلولهای است و معیارهایی مثل سرعت حدی گلوله، تعداد شلیکها و عمق نفوذ را مشخص میکند.
در زمینه محافظت در برابر انفجار، استانداردها هنوز در حال تکامل هستند و معیارهایی مانند مقاومت در برابر فشار انفجار، ترکش و حرارت توسط استانداردهایی مانند ASTM F2927 و MIL-398 تعیین میشوند. این استانداردها راهنمایی دقیقی برای طراحی، آزمایش و بهبود مواد حفاظتی فراهم میکنند و به طراحان کمک میکنند تا سازهها و تجهیزات مقاومتری تولید کنند.
پیشرفتهای نوین و چشمانداز آینده
.webp)
در دهههای اخیر، توسعه زرهها و مواد حفاظتی پیشرفتهای قابل توجهی داشته است. تمرکز اصلی بر استفاده از مواد مرکب چند لایه شامل فلز، سرامیک و پلیمر بوده که علاوه بر افزایش مقاومت در برابر انفجار و اصابت گلوله، وزن کمتر و انعطافپذیری بیشتری دارند. همچنین پژوهشها روی مواد نوین و سبک مسیر طراحی حفاظها را برای شرایط تهدید پیچیده هموار کرده است.
مهمترین نکات پیشرفتها و چشمانداز آینده عبارتند از:
- استفاده از کامپوزیتهای چند لایه برای ترکیب مزایای مواد مختلف و افزایش جذب انرژی.
- توسعه مواد سبک و مقاوم برای افزایش تحرک افراد و کاهش وزن سازهها.
- بهبود انعطافپذیری و شکلپذیری زرهها برای مقابله با انواع موجهای انفجار و پرتابهها.
- طراحی حفاظها با تمرکز بر کاهش خسارت جانبی و افزایش ایمنی برای افراد و سازهها.
- مسیر آینده به سمت ترکیب کارایی بالا، وزن کم و مقاومت بیشتر در برابر تهدیدهای پیچیده و پیشبینیناپذیر حرکت میکند.
جمعبندی
تحلیل مقاومت سازهها در برابر انفجار و حمله موشکی نشان میدهد که استفاده از مواد مقاوم و طراحیهای چندلایه، نقش کلیدی در کاهش آسیبها و افزایش ایمنی دارد. بررسیها نشان میدهد که ترکیب فلز، سرامیک و پلیمر در زرهها و سازهها، جذب انرژی ضربه و موج انفجار را بهبود میبخشد و پیشبینی رفتار سازهها در شرایط تهدید را امکانپذیر میکند.
با توجه به اهمیت شبیهسازی و تحلیل پیشرفته، دورههای گروه آموزشی پارس پژوهان فرصت مناسبی برای یادگیری عملی و تخصصی در زمینه شبیهسازی انفجار، تحلیل بالستیک و طراحی سامانههای حفاظتی فراهم میکنند. این دورهها به مهندسان و طراحان کمک میکنند تا با بهرهگیری از نرمافزارهای مدرن، توانایی ارزیابی و افزایش مقاومت سازهها در برابر تهدیدهای واقعی را توسعه دهند و استانداردهای حفاظتی را به بهترین شکل اعمال کنند
نویسنده: لعیا نوغانچی صالح، کارشناس مهندسی عمران.
2 دیدگاه