본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

비 직교 물성 모델을 이용한 복합재료 계란판의 압축거동 및 파손

Compressive and failure behaviour of composite egg-box panel using non-orthogonal constitutive model

1

조회

0

다운로드

0

인용

0

참고문헌

키워드

주제분류재료공학

초록

본 연구에서는 직조섬유복합재료를 이용한 계란판 모양의 시편에 대한 드래이핑 공정과 압축 해석을 비직교성 재료 모델을 이용하여 수행하였다. 비 직교 재료 구성 모델은 Xue 등이 2003년에 발표한 것을 상용 프로그램인 LS-DYNA에서 제공하는 사용자 부프로그램 (user subroutine)을 이용하여 본 연구에 적용하였다. 비 직교 재료 구성 모델에서 방향성은 변형 기울기 텐서를 이용하여 계산하였고, 각 단계마다 재료 물성 행렬을 갱신하였다. 비 직교 물성 모델은 바이어스 인장 실험 결과와 비교 검증을 한 후에 계란 판 성형에 적용하였다. 계란 판 해석을 위해 본 연구에서는 열 성형 공정 (드래이핑)과 압축해석을 수행하였다. 압축 해석을 위한 유한요소 모델은 드래이핑 해석으로부터 얻은 유한요소결과를 이용하여 구축하였다.

Abstract

In the current study, thermoforming and compression analysis were carried out for the woven composite egg-box panel with the non-orthogonal constitutive material model, which is proposed by Xue et al. The material model is implemented in commercial engineering software, LS-DYNA, with a user subroutine. Directional properties in non-orthogonal coordinates are determinedusing the deformation gradient tensor and the material modulus matrix in local coordinate is updated at each corresponding time step. After the implemented non-orthogonal constitutive model is verified by the bias extension test, the egg-box panel simulations are performed. The egg-box panel simulations are divided into two categories: thermoforming (draping) and crushing. The finite element model for crushing analysiscan be obtained using the displacement result of thermoforming process.

참고문헌 (28)

  1. 전성식, "통계적 유한요소모델을 이용한 발포된 금속기지 복합재료의 인장특성", 한국복합재료학회지, 17(2), pp.34~39 (2004), 한국복합재료학회
  2. Zupan, M., "The Plastic Collapse and Energy Absorption Capacity of Egg-box Panels", International Journal of Mechanical Sciences, 45, pp.851~871 (2003)
  3. Deshpande, V.S., "Energy Absorption of an Egg-box Material", Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 51, pp.187~208 (2003)
  4. Potter, K.D., "The Influence of Accurate Stretch Data for Reinforcements on the Production of Complex Structural Mouldings: Part 1. Deformation of Aligned Sheets and Fabrics", Composites, 10, pp.161~167 (1979)
  5. Potter, K.D., "The Influence of Accurate Stretch Data for Reinforcements on the Production of Complex Structural Mouldings: Part 2. Deformation of Random Mats", Composites, 10, pp.168~173
  6. Sharma, S.B., "A Simplified Finite Element Model for Draping of Woven Material", Composites: Part A, 35, pp.637~643 (2004)
  7. Sharma, S.B., "Characterisation of Material Properties for Draping of Dry Woven Composite Material", Composites Part A, 34, pp.1167~1175 (2003)
  8. Prodromou, A.G., "On the Relationship Between Shear Angle and Wrinkling of Textile Composite Preforms", Composites Part A, 28, pp.491~503 (1997)
  9. Robertson, R.E., "Fiber Rearrangements during the Molding of Continuous Fiber Composites. I. Flat Cloth to a Hemisphere", Polymer Composites, 2, pp.126~131 (1981)
  10. Rozant, O., "Drapability of Dry Textile Fabric for Stampable Thermoplastic Preforms", Composites Part A, 31, pp.1167~1177 (2000)
  11. Mohammed, U., "Shear Deformation and Micromechanics of Woven Fabrics", Composites Part A, 31, pp.299~308 (2000)
  12. Buet-Gautier, K, "Experimental Analysis and Modeling of Biaxial Mechanical Behavior of Woven Composite Reinforcements", Experimental mechanics, 41, pp.260~269 (2001)
  13. Launay, J., "Experimental Analysis of the Influence of Tensions on In-plane Shear Behavior of Woven Composite Reinforcements", Composites Science and Technology, 68, pp.506~515 (2008)
  14. Zhu, B., "Large Deformation and Slippage Mechanism of Plain Woven Composite in Bias Extension", Composites Part A, 38, pp.1821~1828 (2007)
  15. Shahkarami, A., "A Continuum Shell Finite Element Model for Impact Simulation of Woven Fabrics", International Journal of Impact Engineering, 34, pp.104~119 (2007)
  16. Yu, W.R., "Non-orthogonal Constitutive Equation for Woven Fabric Reinforced Thermoplastic Composites", Composites Part A, 33, pp.1095~1105 (2002)
  17. Ivanov, I., "Three-dimensional Computational Micro-mechanical Model for Woven Fabric Composites", Composite Structures, 54, pp.489~496 (2001)
  18. Dong, L., "Solid-mechanics Finite Element Simulations of the Draping of Fabrics:a Sensitivity Analysis", Composites Part A, 31, pp.639~652 (2000)
  19. Daniel, I.M., "Three-dimensional Characterization of Textile Composites", Composites Part B, 39, pp.13~19 (2008)
  20. Hamila, N., "A Meso-macro Three Node Finite Element for Draping of Textile Composite Preforms", Applied composite materials, 14, pp.235~250 (2007)
  21. Xue, P., "A Non-orthogonal Constitutive Model for Characterizing Woven Composites", Composites Part A, 34, pp.183~193 (2003)
  22. Peng, X.Q., "A Continuum Mechanics-based Non-orthogonal Constitutive Model for Woven Composite Fabrics", Composites Part A, 36, pp.859~874 (2005)
  23. Lee, W, "Numerical Analysis on Double Dome Stretching Tests of Woven Composites", The 10th ESAFORM Conference, pp.1052~1057 (2007)
  24. Chung, J.G, "Deformation and Energy Absorption of Composite Egg-box Panels", Composites Science and Technology, 67, pp.2342~2349 (2007)
  25. 강재훈, "직물 복합재료의 드레이핑 미소 거동 관찰:사진틀 전단실험", 한국복합재료학회지, 18(2), pp.13~19 (2005), 한국복합재료학회
  26. 김용수, "평직 탄소섬유 복합재료-고분자 포움 샌드위치 구조의 성형 중 미소변형에 관한 연구", 한국복합재료학회지, 17(6), pp.28~36 (2004), 한국복합재료학회
  27. 장승환, "직물 복합재료 계란판의 압축 특성과 에너지 흡수율", 대한기계학회논문집 A, 30(12), pp.1603~1610 (2006), 대한기계학회
  28. 유성환, "직조구조차이와 적층각의 변화에 따른 섬유강화복합재료의 압축특성", 한국복합재료학회지, 22(1), pp.15~21 (2009), 한국복합재료학회

관련 논문AI추천

이 간행물의 다른 논문 (5건)