ترمایت در حادثه 9/11

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 925

سپاس: 595

جنسیت:

تماس:

ترمایت در حادثه 9/11

پست توسط rohamjpl »

من مستندی درمورد انفجار برج های مرکز تجارت جهانی نیویورک در سال 2001 دیدم که وجود ماده نانو ترمیت (ترمیت یک ترکیب پیروتکنیک از یک پودر فلز و یک اکسید فلز است که یک واکنش اکسیداسیون و کاهش گرمازا تولید می کند که به عنوان واکنش ترمیت شناخته می شود) شک بر انگیز شد و سناریوی وجود ان را خیلی ها گفتنداما میدونیم .نانوترمیت یا سوپر ترمیت یک کامپوزیت بین مولکولی متاستابل (MIC) هست که با اندازه ذرات اجزای اصلی آن ، فلز و اکسید فلز ، زیر 100 نانومتر مشخص می شود. این اجازه می دهد تا سرعت واکنش بالا و قابل تنظیم باشد. نانو ترمیت ها حاوی یک اکسید کننده و یک عامل احیا کننده هستند که در مقیاس نانومتری با هم مخلوط شده اند. MIC ها ، از جمله مواد نانوسرمیتیک ، نوعی مواد واکنشی هستند که برای مصارف نظامی مورد استفاده قرار می گیرند و همچنین برای کاربردهای عمومی شامل پیشرانه ها ، مواد منفجره و مواد آتش زا مورد استفاده قرار می گیرند.به طور معمول اکسید آهن و آلومینیوم ، به شکل پودرهای بسیار ریز (نانوذرات) هستند. این امر واکنش پذیری را نسبت به ترمیت پودری به اندازه میکرومتر افزایش می دهد. از آنجا که مکانیسم های انتقال جرم که سرعت سوزاندن ترمیت های سنتی را کاهش می دهند در این مقیاس ها چندان مهم نیستند ، واکنش بسیار سریعتر پیش می رود.دقت کنید «واکنش ترمیت» (Thermite Reaction) به طور معمول شامل پودر آلومینیوم و اکسید فلز است که در بیشتر موارد از اکسید آهن بهره می‌گیرند. واکنش‌دهنده‌ها را به کمک ماده‌ای همچون «دکسترین» (Dextrin) به یکدیگر می‌چسبانند تا از هم جدا نشوند. علاوه بر این، پیش از واکنش، برای جلوگیری از جدا شدن مواد می‌توان آن‌ها را با یکدیگر مخلوط کرد. این مخلوط، تا زمانی حالت پایدار خود را حفظ می‌کند که به دمای مورد نظر واکنش (دمای شعله) نرسیده باشد دمای مورد نیاز برای شروع واکنش ترمیت بسیار بالا است و به همین دلیل برای فعالسازی آن به انرژی گرمایی زیادی نیاز داریم$\mathrm {Fe}_{2} \mathrm {O}_{3}+2 \mathrm{Al} \rightarrow 2 \mathrm {Fe}+\mathrm {Al}_{2} \mathrm{O}_{3}$
این ، داغترین ماده سوزان ساخته دست بشر در جهان است. در دمای بیش از 2200 درجه سانتی گراد می سوزد دمای ایجاد شده 2500 درجه تولید شده توسط واکنش "ترمیت" بین آلومینیوم و اکسید آهن است.و دمای سوز آدیاباتیک 3135 K یا 2862 درجه سانتی گراد یا 5183 درجه فارنهایت (با انتقال فاز شامل محدودیت آهن ، که در 3135 K جوش می آورد)فلزات اشتعال پذیر با نقطات جوش پایین مانند روی (با نقطه جوش ۹۰۷ درجه سانتی گراد، که تقریباً ۱,۳۷۰ درجه سانتی گراد پایین تر از دمای سوختن ترمایت هست) اگر در نزدیکی واکنش ترمایت قرار بگیرند می توانند بطور بسیار شدید ذرات فلز گلوله شده داغ را در هوا و محیط اطراف بپاشد.در ضمن حداکثر دما با واکنش ترمیت قابل دستیابی است.حالا یک تجزیه تحلیل انجام میدیم ببینیم واقعیت موضوع چی هست مقاومت مصالح یا مکانیک مواد، علمی است که بر روی تحلیل تنش و تغییر شکل مواد در اثر بارگذاری (اعمال نیرو) تمرکز می‌کند. طراحی سازه‌هایی با قابلیت تحمل بارهای معین، نیازمند کسب دانش کافی در زمینه تنش و تغییر شکل مواد استت تغییر دمای سازه باعث انبساط یا انقباض مواد تشکیل‌دهنده و ایجاد «تنش حرارتی» (Thermal Stress) و «کرنش حرارتی» (Thermal Strain) در آن می‌شود. ما تعریف هایی داریم مانند «نقطه تسلیم» (Yield Point) در منحنی تنش-کرنش، مبنای تشخیص حد الاستیک و شروع رفتار پلاستیک ماده محسوب می‌شود. تسلیم، به معنای شروع شکستگی در بافت ماده است. «مقاومت تسلیم» (Yield Strength) یا «تنش تسلیم» (Yield Stress)، بیانگر مقدار تنشی است که ماده در آن شروع به تغییر شکل پلاستیک می‌کند اما نقطه تسلیم، محل شروع تغییر شکل غیر خطی (الاستیک + پلاستیک) را نشان می‌دهد. تغییر شکل مواد پیش از رسیدن به نقطه تسلیم، به صورت الاستیک است نقطه تسلیم بیانگر بیشترین نیروی قابل اعمال (حد بالایی نیرو) بدون ایجاد تغییر شکل دائمی در جسم است. از این‌رو، می‌توان آن را برای تعیین محدوده عملکرد قطعات مکانیکی استفاده کرد. در مهندسی سازه، تغییر شکل غیر دائمی یک شکستگی نرم به حساب می‌آید که معمولاً منجر شکستگی نهایی نمی‌شود اما فرآیند «کمانش» (Buckling) را تسریع می‌بخشد.
خوب درمرکز طبق موسسه ی ملی استانداردها و تکنولوژی nistتجزیه و تحلیل فولاد WTC برای عناصر ترمیت/ترمات لزوماً قطعی نبوده است. ترکیبات فلزی همچنین می تواند در مصالح ساختمانی ساختمان WTC وجود داشته باشد و گوگرد در دیوار گچی که برای پارتیشن های داخلی استفاده می شود وجود دارد اما من تاجایی که میدونم ,و رشته درسی من هست
سوخت جت نوع Jet A در دمای تقریبی 2230 درجه سانتی گراد می سوزد. فولاد کربنی دارای حداکثر درجه حرارت یعنی نقطه ذوب شدن ان در حدود 2410 درجه سانتی گراد است ، . و در ضمن ناگفته نماند که هر چیز دیگری در همان زمان می سوزد. آلومینیوم خرد شده بسیار قابل اشتعال است.اما من طبق مقاومت مصالح میگم همچنین: به عنوان نکته مهم: فولاد در واقع نیازی به ذوب شدن ندارد ، آزمایش کنید. فقط باید آنقدر ضعیف می شد که نیروهای مکانیکی آسمان خراش که از آن پشتیبانی میکند برای فولاد نرم شده بسیار بزرگ باشد ، در آن زمان همه آن دریک واکنش زنجیره ای فرو می ریزند.خوب البته من یاداوری کنم که سوخت جت حداکثر دمای سوختگی آدیاباتیک 2،230 درجه سانتی گراد (4،050 درجه فارنهایت) دمای سوختن در هوای آزاداون 1،030 درجه سانتی گراد (1،890 درجه فارنهایت) من یک مقاله از موسسه ی ملی استانداردها و تکنولوژی nist خوندم و مطمئن شدم که انفجار عمدی نبوده هست عرض میکنم .
نظر من بخشی از مشکل این است اکثرا اغلب دما و گرما را با هم اشتباه می گیرند. در حالی که آنها مرتبط هستند ولی یکسان نیستند. از نظر ترمودینامیکی ، گرمای موجود در یک ماده از طریق ظرفیت حرارتی و چگالی (یا جرم) به دما مربوط می شود. دما به عنوان یک ویژگی فشرده تعریف می شود ، بدین معنی که با مقدار مواد تغییر نمی کند ، در حالی که گرما یک خاصیت گسترده است که با مقدار مواد متفاوت است. یکی از راههای تشخیص این دو این است که توجه داشته باشیدشما تو شومینه چوب بزار حالا که اگر یک چوب دوم به شومینه اضافه شود ، دما دو برابر نمی شود. تقریباً یکسان می ماند ، اما اندازه آتش یا مدت زمان آتش سوزی یا ترکیبی از این دو دو برابر می شود. بنابراین ، وجود چند هزار لیتر سوخت جت در چند طبقه از WTC به این معنی نیست که این آتش سوزی غیرمعمول داغ بوده است. دمای آتش در WTC غیر معمول نبوده و قطعاً قادر به ذوب فولاد نیست توجه کنید در علم احتراق ، سه نوع اصلی شعله وجود دارد ، یعنی جت سوز ، شعله از پیش مخلوط شده و شعله پراکنده. جت سوز به طور کلی شامل مخلوط کردن سوخت و اکسیدان در نسبت تقریباً استوکیومتری و احتراق مخلوط در محفظه ای با حجم ثابت است. از آنجا که محصولات احتراق نمی توانند در محفظه حجم ثابت منبسط شوند ، به عنوان یک جت با سرعت بسیار بالا و کاملاً احتراق از محفظه خارج می شوند. این چیزی است که در موتور جت اتفاق می افتد و این نوع شعله است که شدیدترین گرما را تولید می کند.. .اگر از هوا به جای اکسیژن خالص استفاده شود ، این حداکثر دمای شعله دو سوم کاهش می یابد. دلیل آن این است که هر مولکول اکسیژن گرمای تشکیل یک مولکول مونوکسید کربن و یک مولکول آب را آزاد می کند. اگر از اکسیژن خالص استفاده شود ، این گرما فقط باید دو مولکول (مونوکسید کربن و آب) را گرم کند ، در حالی که با هوا ، این دو مولکول باید به علاوه چهار مولکول نیتروژن گرم شوند. بنابراین ، سوزاندن هیدروکربن ها در هوا تنها یک سوم افزایش دما را در هنگام سوختن در اکسیژن خالص ایجاد می کند ، زیرا هنگام استفاده از هوا باید سه برابر بیشتر مولکول گرم شود. حداکثر افزایش دمای شعله برای سوزاندن هیدروکربنها (سوخت جت) در هوا ، به این ترتیب ، حدود 1000 درجه سانتیگراد است که به سختی برای ذوب فولاد در دمای 1500 درجه سانتیگراد کافی است. همین دلیل است که درجه حرارت در یک آتش سوزی مسکونی معمولاً در محدوده 500 ° ° C تا 650 ° ° C است.لذا مشخص است که آتش WTC شعله ای غنی از سوخت و پراکنده بود که دود سیاه فراوان آن را نشان می دهد. دوده از سوخت ناقص سوزانده می شود. از این رو ، آتش سوزی WTC غنی از سوخت بود - باحدود چند هزار لیتر سوخت جت موجود ، بسیار تعجب آور نیست. عواملی مانند حجم شعله و مقدار دوده اتلاف حرارتی تابشی را در آتش کاهش می دهد و دما را به حداکثر 1000 درجه سانتیگراد نزدیک می کند. با این حال ، بسیار بعید است که فولاد در WTC دمای بالاتر از محدوده 750 آ –800 آ ° C را تجربه کرده باشد. همه گزارش ها مبنی بر ذوب شدن فولاد در 1500 درجه سانتی گراد .که فولاد ساختاری در حدود 425 درجه سانتی گراد شروع به نرم شدن می کند و در دمای 650 درجه سانتیگراد تقریباً نیمی از مقاومت خود را از دست می دهد. به همین دلیل استرس در این محدوده دمایی از بین می رودهمانطور که تیرچه های یک یا دو طبقه بسیار سوزانده شد و ستون های جعبه بیرونی شروع به خم شدن کردند ببینید ما چیزی به نام تحمل داریم تحمل طیف وسیعی از اندازه گیری های قابل قبول خارج از بعد اسمی است. تحمل یا مجموعه ای از تحمل ها ایجاد می شود تا به تولیدکننده یک محصول فلزی اجازه اندازه گیری در فرایند تولید داده شود. تحمل مورد نیاز است ببینید بیشتر فولادهای آستنیتی ، با محتوای کروم حداقل 18 ، می توانند در دمای 870 درجه سانتی گراد دارند ساده هست یک سقف چقدر وزن تحمل میکنه پس طبقه بالای آنها نیز سقوط میکنه طبقه زیرین (با ظرفیت طراحی 1300 تن طبق اعداد مربوط به برج ) نمی تواند تقریباً 45000 تن از ده طبقه (یا بیشتر) را که در بالای این گیره های زاویه ای سقوط می کند ، پشتیبانی کند. این باعث ایجاد اثر دومینو شد که باعث شد ساختمانها در عرض بعد از ۵۶ دقیقه آتش‌سوزی فروریخت فرو ریخته و با سرعت پایین برخورد کنند.برج دوم بعد از ۱۰۲ دقیقه آتش‌سوزی فروریخت که خوشبختانه WTC روی ساختمانهای دیگر اطراف سرنگون نشده است. چند نکته وجود دارد که باید به آنها اشاره شود. اول ، ساختمان مستحکم نیست. 95 درصد هوا است و بنابراین می تواند روی خودش منفجر شود. ثانیاً ، هیچ بار جانبی وجود ندارد ، حتی برخورد هواپیمای جت ، که برای حرکت مرکز ثقل به اندازه یک پا به اندازه کافی در محدوده پایینی سازه کافی نیست. به طور خلاصه همه این نقاط ، یک ساختار 500،000 t دارای اینرسی بیش از حد است که نمی تواند در هر جهتی غیر از مستقیماً سقوط کند.تصویر
مشکل دیگر اعوجاج فولاد در آتش بود. دمای آتش در همه جا یکنواخت نبود و دمای بیرون ستون های جعبه به وضوح کمتر از طرف رو به آتش بود. درجه حرارت در طول تیرچه های 18 متری قطعاً یکنواخت نبود. با توجه به انبساط حرارتی فولاد ، اختلاف دمای 150 درجه سانتی گراد از محلی به مکان دیگر تنش های باقیمانده در سطح تولید را ایجاد می کند. این امر باعث ایجاد انحراف در فولاد ساختاری باریک شده و منجر به خرابی کمانش می شود. بنابراین ، شکست فولاد به دو دلیل بود: از دست دادن استحکام در اثر دمای آتش و از دست دادن یکپارچگی سازه در اثر اعوجاج فولاد از دمای غیر یکنواخت آتش.
ببین تنش خمشی $M_{max} = PL$برای تنش خمشی در سطح مقطع از طریق تئوری تیر اولر-برنولی:$\sigma = \frac{My}{I}$کاری که یک تیر افقی انجام می دهد این است که بار را بین دو تیر نگهدارنده تقسیم می کند ، به شرطی که تیر افقی خود بار را تحمل کند.و به همین دلیل است که محاسبه نیروی برشی و لحظه خمش سازه های نامعین بستگی به سختی عناصر دارد: سختی هر عنصر تعیین می کند که چقدر بار را باید تحمل کند. و نسبت بار وارد شده به هر عنصر مستقیماً با سختی آن متناسب است: هرچه تیر سفت تر باشد (در مقایسه با دیگران که بار را تقسیم می کنند) ، بار بیشتری را باید تحمل کند.$\dfrac{\partial^2}{\partial x^2}\left(EI\dfrac{\partial^2 w}{\partial x^2}\right) = q$بدیهی است ، هرچه بار بیشتر روی یک تیر وارد شود ، نیروی برشی و گشتاور خمشی بیشتر خواهد بود و بنابراین ، انحراف بیشتر است. اما اگر سفتی تیر را تغییر دهید (و بار اعمال شده ثابت بماند) ، لحظه خم شدن یکسان باقی می ماند ، اما انحراف تغییر می کند.البته داده ها را با ANSYS student v19 شبیه سازی کنید
مهندسی مکانیک، چگونگی رفتار یک عضو سازه بر اثر یک نیروی خارجی وارد شده به صورت عمود بر محور طولی آن توسط خمش توصیف و بیان می‌شود.هنگامی که یک تیر تحت بار عرضی (نیرو به صورت عمود بر محور طولی آن وارد شود) قرار گیرد، باعث ایجاد تنش و تغییر شکل در آن می‌شود. در وضع شبه ایستایی، مقدار تنش و خیز ایجاد شده در تیر فرض می‌شود که نسبت به زمان ثابت است${\displaystyle {\cfrac {\mathrm {d} ^{2}w(x)}{\mathrm {d} x^{2}}}={\frac {M(x)}{E(x)I(x)}}}$اگر علاوه بر این ، پرتو در طول خود همگن باشد و مخروطی نباشد (یعنی سطح مقطع ثابت) ، و تحت بار عرضی اعمال شده${\displaystyle EI~{\cfrac {\mathrm {d} ^{4}w(x)}{\mathrm {d} x^{4}}}=q(x)}$ ببینید تیر بخشی از یک سازه‌ است که هدف اصلی آن نگه داشتن بار وارد شده به سازه است در ابتدا فرض کنید که به تیری باری وارد می‌شود. حال دو مقطع از تیر را در نظر بگیرید که در فاصله dx ازیکدیگر قرار گرفته‌اند. با وارد شدن نیرو به تیر، دو مقطعی که فاصله آن‌ها dx است نسبت به هم به اندازه dθ منحرف می‌شوند.تغییر شکلِ ε در هر نقطه وابسته به مختصات y که $\varepsilon = \frac { y } { R }$ابطه فوق R نشان دهنده شعاع خمش تیر است. اندازه تنش نرمال σ در سطح مقطع را می‌توان مطابق با قانون هوک و به صورت زیر بدست آورد.$\large \sigma = \varepsilon E = \frac { E } { R } y$ استE نشان دهنده مدول الاستیسیته تیر است. با این فرضیات، گشتاور خمشی وارد شده به تیر نیز برابر است با:$\large { M \left ( x \right ) = { M _ z } } = { \int\limits_A { \sigma y d A } } = {\frac { E }{ R } \int \limits _ A { { y ^ 2 } d A } } = { \frac { E } { R } I }$توجه داشته باشید که این گشتاور خمشی در راستای محور z قرار گیرد.
I نشان دهنده لختی دورانی نسبت به محور خنثی z است. در شکل زیر مختصات‌های به کار گرفته شده، نشان داده شده است.$\large R = \frac { { E I } } { { M \left ( x \right ) } }$از طرفی از مفاهیم تابع پارامتری می‌دانید که شعاع خمیدگی یک منحنی را می‌توان به صورت زیر تعیین کرد$\large R = \frac { { { { \left[ {1 + { { \left( { y { \prime } } \right ) }^ 2 } } \right] } ^
{ \large \frac { 3 } { 2 } \normalsize } } } }{ { y ^ { \prime \prime } } }$از طرفی از مفاهیم تابع پارامتری می‌دانید که شعاع خمیدگی یک منحنی را می‌توان به صورت زیر تعیین کرد$\large R = \frac { { { { \left[ {1 + { { \left( { y { \prime } } \right ) }^ 2 } } \right] } ^
{ \large \frac { 3 } { 2 } \normalsize } } } }{ { y ^ { \prime \prime } } }$خوب من میگم بنابراین معادله خمش تیر در این حالت از بارگذاری، مطابق با عبارت زیر بدست میاد$\large \begin {align*} M \left ( x \right ) & = E I \frac { { { d ^ 2 } y } } { { d {
x ^ 2 } } } \Rightarrow {\frac { { { d ^ 2 } M } } { { d { x ^ 2 } } } } \\~\\ & = { \frac { { { d ^2 } } } { { d { x ^ 2 } } } \left ( { E I \frac { { { d ^ 2 } y } } { { d { x ^ 2 } } } } \right) } = { q } \end {align*}$
همپوشانی
تقریباً هر ساختمان بزرگ دارای طراحی اضافی است که اجازه می دهد یک عضو اصلی سازه مانند ستون را از دست بدهد. با این حال ، هنگامی که چندین عضو از کار می افتند ، بارهای متحرک در نهایت بر اعضای مجاور فشار وارد می کنند و فروپاشی مانند ردیف دومینوها در حال سقوط رخ می دهد.
طراحی لوله محیط WTC بسیار زائد بود. این هواپیما از دست دادن چندین ستون بیرونی به دلیل برخورد هواپیما جان سالم به در برد ، اما آتش سوزی بعدی منجر به خرابی های دیگر فولاد شد. بسیاری از مهندسان سازه بر این باورند که نقاط ضعف آ - عوامل محدود کننده در طراحی مجاز آ - گیره های زاویه ای بودند که تیرچه های کف را بین ستون های دیوار محیطی و ساختار هسته نگه داشته بودندبا طراحی کفپوش 700 Pa ، هر طبقه باید بتواند تقریباً 1300 تن بیش از وزن خود را تحمل کند. وزن کل هر برج حدود 500000 تن بود.I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم چهارم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست