Hafif havacılık sınıfı malzeme olarak fiber-metal laminatlı GLARE kompozitlerin balistik darbe limitlerinin doğrulanması: Deneysel ve simülasyon çalışmaları

Elyaf-metal lamine kompozit malzemeler, geleneksel havacılık malzemeleri olan monolitik alüminyum veya karbon fiber kompozitlere kıyasla özgün avantajlar sunmaktadır. GLARE kompozitler, sürdürülebilirlik kaygılarına yanıt verebilmek amacıyla olağanüstü hasar toleransı ve hafif yapısal özelliklerinden dolayı havacılık uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu çalışma, havacılık sınıfı GLARE 4A-3/2-0.4 kompozitlerin balistik darbe sınırının makine öğrenmesine dayalı bir öngörüsünü sunmaktadır. Sonlu elemanlar analizine dayalı modeller, havacılık sınıfı Al 2024-T3 malzeme üzerinde konik mermi darbeleri için iki boyutlu balistik faz diyagramına kalibre edilmiştir. GLARE konfigürasyonunun balistik tepkisi, yüksek hızlı küresel cisim darbeleri altında incelenmiş; balistik sınır hızları simülasyon yoluyla belirlenmiş ve gaz tabancası deneyleriyle doğrulanmıştır. Darbe sonrası hasarlar, hasarsız ultrasonik muayene, optik mikroskopi ve bilgisayarlı tomografi yöntemleriyle karakterize edilerek, hasar mekanizmalarına dair içgörüler sunulmuştur. Alüminyum tabaka kalınlığı ve mermi çapının darbe dayanımına etkisini analiz edebilmek amacıyla üç boyutlu bir balistik sınır diyagramı oluşturulmuştur. Bu balistik sınır diyagramının topolojisi, destek vektör regresyonuna dayalı makine öğrenimi modelleriyle yapılan öngörülerle yüksek oranda örtüşmektedir. Bu çalışmanın çıktısı, sürdürülebilir havacılık sınıfı lamine malzemelerin yapısal tasarımının optimize edilmesi ve darbe dayanımının artırılması adına değerli bir araç seti sunmaktadır.