طراحي بهينه زره سراميك-كامپوزيت در برابر ضربه بالستيكي پرتابه به روش الگوريتم ژنتيك

Optimum Design of Ceramic-Composite Armors Against Ballistic Impact of Projectiles by Genetic Algorithm

يكي از موضوعات مهم در پدافند غيرعامل، طراحي سازه ها و صفحه هاي مقاوم در برابر نفوذ گلوله است. زره هاي دولايه سراميك–كامپوزيت، به طور گسترده در صفحه هاي ضدگلوله مورد استفاده قرار مي گيرد. طراحي بهينه ضخامت و جنس لايه هاي سراميك و كامپوزيت، در چند دهه اخير مورد توجه جدي متخصصين علم بالستيك قرار گرفته است. در اين راستا، مدل تحليلي فلورنس، پيش بيني خوبي از سرعت حد بالستيك زره هاي دوجزيي سراميك-كامپوزيت ارايه داده است. در اين مقاله بر مبناي مدل فلورنس و بن دور، يك روش موثر براي طراحي بهينه زره هاي دوجزيي سراميك-كامپوزيت به كمك روش حل الگوريتم ژنتيك ارايه شده است. هدف اين طراحي به دست آوردن كمينه چگالي سطحي زره براي يك سرعت حد بالستيك مشخص، مي باشد. اين طراحي به گونه اي انجام شده كه زره بالاترين سطح حفاظت را داشته باشد. در اين روش جنس و ضخامت لايه هاي سراميك و كامپوزيت به عنوان پارامتر هاي طراحي در نظر گرفته شده است. با استفاده از نتايج حل بهينه، زره هايي براي مقابله با دو نوع گلوله با كاليبرهاي 62/7 و 7/12 ميلي‌متر، براي فواصل مختلف هدف تا محل شليك، طراحي شده است.

One of the most important issues in passive defence is the design of bullet penetration resistant structures and panels. Two-component ceramic-composite armors are widely used in the bulletproof panels. In the recent decades, optimum design of thickness and material of ceramic and composite has been seriously considered by ballistic experts. Florence analytical model provides a good prediction of ballistic limit velocity of ceramic-composite armors. In this paper, based on the Florence and Bendor model, an effective methodology for optimum design of two-component ceramic-composite armors is presented, by a genetic algorithm solving technique. The design goal is achieving a minimum areal density for a given ballistic limit velocity of armor. The criterion is having the highest level of protection. In this method, material and thickness of ceramic and composite layers are considered as the design parameters. Using the results of the optimal solution, armors are designed to be resistant against two types of bullets with 7.62 and 12.7 mm caliber for different distances from target to firing place.