Title

OTIMIZAÇÃO DE SISTEMA DE BLINDAGEM MULTICAMADAS USANDO TÉCNICAS ESTATÍSTICAS DE BOX-BEHNKEN DESIGN E ANÁLISE DE REGRESSÃO MÚLTIPLA

OPTIMIZATION OF MULTILAYERED ARMOR SYSTEM USING BOX-BEHNKEN DESIGN AND MULTIPLE REGRESSION ANALYSIS STATISTICAL TECHNIQUES

Authorship

Garcia Filho, Fabio da Costa; Oliveira, Michelle Souza; Demosthenes, Luana Cristyne da Cruz; Lima Júnior, Édio; Luz, Fernanda Santos da; Braga, Fábio Oliveira; Monteiro, Sergio Neves

Garcia Filho, Fabio da Costa

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Oliveira, Michelle Souza

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Demosthenes, Luana Cristyne da Cruz

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Lima Júnior, Édio

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Luz, Fernanda Santos da

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Braga, Fábio Oliveira

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Monteiro, Sergio Neves

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DOI

10.5151/1516-392X-302

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Abstract

Investigações recentes em sistemas de blindagem de múlticamadas (SBMs) usando compósitos de fibras naturais e tecidos, como segunda camada, mostraram resultados promissores. No presente trabalho, um SBM compostos de cerâmica de alumina como primeira camada, compósito reforçado com tecido de curauá como segunda camada e liga de alumínio como terceira camada foi estudado. O objetivo foi investigar a influência da espessura / densidade de camadas no comportamento geral da blindagem e propor uma configuração de espessura otimizada para as camadas. A fibra de curauá é uma das fibras lignocelulósicas naturais (FNLs) mais resistentes e sua manta tem potencial para aplicações de engenharia. O Box-Behnken Design (BBD) e a Análise de Regressão Múltipla (MRA) foram aplicados para estudar as propriedades do SBM e para melhorar o desempenho da blindagem, reduzindo sua espessura total / densidade superficial. Testes balísticos foram realizados e os resultados de profundidade de indentação foram utilizados como medida da eficiência do SBM. O BBD-MRA foi eventualmente comparado a um ajuste linear simples (SLA) aplicado ao SBM e a um laminado de aramida previamente estudado. A otimização do SBM referente ao BBD-MRA mostrou uma redução de 56% na espessura da blindagem em comparação com a aramida e uma redução de 8,8% em comparação com a otimização do SLA.

Recent investigations in multilayered armor systems (MAS) using natural fiber composites and fabrics, as a second layer, have shown promising results. In the present work, a SBM composed of alumina ceramic as first layer, composite reinforced with curauá woven fabric as second layer and aluminum alloy as third layer was studied. The objective was to investigate the influence of layer thickness / density on the overall shielding behavior and to propose an optimized thickness configuration for the layers. Curauá fiber is one of the most resistant natural lignocellulosic fibers (NLFs) and its fabric woven has potential for engineering applications. Box-Behnken Design (BBD) and Multiple Regression Analysis (MRA) were applied to study the properties of the SBM and to improve shielding performance, reducing its overall thickness / area density. Ballistic tests were performed and the indentation depth results were used as a measure of the SBM efficiency. The BBD-MRA was eventually compared to a simple linear adjustment (SLA) applied to the SBM and to a previously studied aramid laminate. The optimization of SBM for BBD-MRA showed a 56% reduction in shield thickness compared to aramid and a reduction of 8.8% compared to SLA optimization.

Keywords

Sistema de Blindagem multicamadas; Compósitos reforçados com fibras naturais lignocelulósicas; Box-Behnken Design.

Multilayered Armor System; Composites reinforced with natural lignocellulosic fibers; Box-Behnken Design.