The crush analysis of composite structures using the explicit finite element program
Sung-Soo Moon, Hyung-Yun Choi
외연 유한요소 프로그램을 이용한 복합재료 부재의 붕괴해석
문성수(기아자동차 중앙연구소), 최형연(홍익대학교 기계공학과)
Abstract
FRP 적층판으로 제작된 부재의 신뢰도 있는 압괴 해석을 위하여 충돌 해석 전용 유한 요소 프로그램인 DYNA3D 를 기본으로 새로운 모듈을 개발하였다. 복합재료의 변형 거동을 유한요소 정식화하여 프로그래밍 하였으며 파손 후의 거동을 해석적으로 구현하기 위해서 파손 판정과 강성 저하를 수치 모델링 하였다. 또한 강취성 재료인 FRP 적층판의 파단 진행 과정을 구현하기 위해서 노드점 분리 옵션을 도입하였다. 이렇게 완성되어진 유한요소 프로그램을 사용하여 적층각 및 Initiator의 곡률바녕, 그리고 파단에 영향을 미치는 값들을 해석 변수로 하여 복합재료 원통쉘 부재에 대한 충돌 해석을 수행하였으며 결과들을 하중-변위 곡선, 변형 모습, 전체적인 에너지 흡수량 및 파손 종류 등에 따라 비교, 분석 하였다. 본 연구를 통하여 해석 변수에 따른 경향을 도출하였고 FRP 적층판으로 제작된 원통쉘 부재의 최적 설계를 위한 기본 자료를 확보하였다.
FRP 적층판으로 제작된 부재의 신뢰도 있는 압괴 해석을 위하여 충돌 해석 전용 유한 요소 프로그램인 DYNA3D 를 기본으로 새로운 모듈을 개발하였다. 복합재료의 변형 거동을 유한요소 정식화하여 프로그래밍 하였으며 파손 후의 거동을 해석적으로 구현하기 위해서 파손 판정과 강성 저하를 수치 모델링 하였다. 또한 강취성 재료인 FRP 적층판의 파단 진행 과정을 구현하기 위해서 노드점 분리 옵션을 도입하였다. 이렇게 완성되어진 유한요소 프로그램을 사용하여 적층각 및 Initiator의 곡률바녕, 그리고 파단에 영향을 미치는 값들을 해석 변수로 하여 복합재료 원통쉘 부재에 대한 충돌 해석을 수행하였으며 결과들을 하중-변위 곡선, 변형 모습, 전체적인 에너지 흡수량 및 파손 종류 등에 따라 비교, 분석 하였다. 본 연구를 통하여 해석 변수에 따른 경향을 도출하였고 FRP 적층판으로 제작된 원통쉘 부재의 최적 설계를 위한 기본 자료를 확보하였다.