استفاده از روش سطح پاسخ و الگوريتم ژنتيك براي بهينه‌سازي چيدمان چند لايه‌هاي كامپوزيت- فلز در برابر اثرات انفجار

Using Response Surface Method and Genetic Algorithm for Optimization of Fiber Metal Laminate Stacking Sequences Subjected to Explosion Loading

در اين تحقيق اثرات انفجار بر روي چند لايه‌ هيبريد كامپوزيتي كربن- اپوكسي با صفحات فلزي از جنس آلومينيوم، تحليل شده و چيدمان لايه‌هاي كامپوزيتي كربن- اپوكسي بهينه‌سازي شده است. براي اين منظور، ابتدا موج حاصل از انفجار به صورت تحليلي مدل‌سازي شده و اثرات موج انفجار بر روي سازه مطالعه شده است. با استفاده از روش المان محدود و مدل‍‌سازي چند لايه مذكور پارامترهاي مختلف آن از جمله جابجايي، تنش و معيار شكست تساي- وو محاسبه شده است. با تغيير چيدمان الياف و به كمك روش سطح پاسخ، تابع تقريب مناسب براي بهينه‌سازي تعيين شده است. آنگاه با استفاده از الگوريتم ژنتيك، چيدمان بهينه براي چند لايه‌ كامپوزيت در شرايط مختلف تكيه‌گاهي به دست آمده و نتايج مقايسه، تحليل و ارزيابي شده است. نتايج نشان مي‎دهد كه با تغيير در چيدمان لايه‎ها و بهينه‌سازي، ضريب اطمينان براي مقابله با اثرات انفجار در شرايط تكيه‌گاهي مختلف به طور چشمگيري افزايش يافته و جابجايي نقاط كاهش مي‌يابد.

In this research, stacking sequences of hybrid composites composed of aluminum plate and carbon/epoxy laminate under explosion loading have been optimized and analyzed. First, the effect of explosion wave on the stress, deflection field, and Tsai-Wu criteria has been investigated. Then, by using finite element modeling for these laminates and Response Surface Method (RSM) and Genetic Algorithm (GA), objective functions have been determined and the stacking sequences of aluminum plate and carbon/epoxy laminate were optimized. Results of this study show that change of the stacking layups can increase the resistance of FML for preventing the explosion effects as well as, providing maximum safety factor and minimum deflection.