복합재료의 경화 과정에 대한 Abaqus 시뮬레이션: 풀트루전 방법에 대한 특정 초점

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인발 성형(Pultrusion)은 섬유를 수지조와 가열된 다이를 통해 인발하여 일정한 단면을 가진 복합재를 생산하는 중요한 공정입니다. 시뮬레이션은 인발 속도 및 다이 온도와 같은 매개변수를 최적화하여 제품 품질과 효율성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 시뮬레이션은 재료 물성 변화를 예측하고 공정 제어를 지원하여 광범위한 실험에 대한 의존도를 낮춥니다. 그러나 시뮬레이션은 복잡한 재료 거동을 정확하게 모델링하고 상당한 계산 자원을 필요로 하는 등의 과제에 직면합니다. 이러한 과제는 인발 성형 공정을 개선하기 위한 정밀한 시뮬레이션 방법의 필요성을 강조합니다. 본 연구에서는 경화 동역학 및 수지 물성을 포함한 상세한 기계적 거동 시뮬레이션을 위해 사용자 서브루틴을 갖춘 ABAQUS를 활용합니다. 주요 연구 결과에는 재료 물성 변화에 대한 통찰력과 제조 효율성 및 제품 품질 향상을 위한 최적화 전략이 포함됩니다. 본 연구는 연구 결과를 실제 응용 분야에 적용하여 복합재 생산을 발전시키는 데 필요한 실질적인 지식을 제공합니다.

풀트루전은 복합 경화 방법으로서 우리의 것과 일부 중복되는 특징을 공유할 수 있습니다. 중급 그리고 고급의 경화 패키지. 그러나 풀트루전과 다른 점은 풀트루전 공정 중에 복합재가 가열된 다이 위로 지나간다는 것입니다. 이 프로젝트에서는 환경 열이 적용된 다이도 모델링되었습니다. 대류와 필름 서브루틴 사용. 열은 이후 다이와의 접촉을 통해 샘플로 전달됩니다.. 그 후 다이를 제거합니다.. 이 프로젝트에서는 이러한 모든 절차를 Abaqus CAE를 사용하여 단계별로 모델링합니다. 반면, 우리의 중급 그리고 고급의 프리프레그의 오븐 경화용 패키지의 경우, 다이는 모델링되지 않았습니다. 열은 대류 없이 적용되며, 단순화를 위해 열은 1차 경계 조건으로 처리되어 일부 오류가 발생합니다.

Abaqus 서브루틴을 사용하여 섬유 강화 복합재의 경화 과정을 분석하기 위한 점탄성 및 경로 종속 모델 사용

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다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 섬유 강화 복합재는 매트릭스에 보강 섬유가 내장된 구조입니다. 경화 과정에서 이 혼합물은 안정적인 재료로 변형됩니다. 경화는 최종 제품의 내구성과 강도를 보장하는 중요한 단계입니다. 우리의 중간 패키지 중 하나, 선형 탄성 모델을 사용하는 복합재의 경화 과정을 분석하기 위해 Abaqus를 사용했습니다. 이러한 모델은 간단하고 사용하기 편리하지만, 복합재는 경화 과정에서 탄성 거동이 아닌 점탄성 거동을 나타내기 때문에 정확도가 제한적입니다. 이러한 제한 사항을 해결하기 위해 현재 패키지는 두 가지 더 진보적이고 정확한 모델을 도입합니다. 복합재의 잔류응력을 분석하기 위해: 점탄성 모델 그리고 경로 의존 모델. 이러한 모델은 선형 탄성 모델에 비해 훨씬 더 높은 정확도를 제공합니다. 하지만 복잡성이 더해집니다. 이러한 복잡성을 사용자에게 단순화하기 위해 패키지는 기본 기능에 대한 포괄적인 개요로 시작합니다. 점탄성 및 경로 의존 모델에 대한 이론 및 공식. 그런 다음 Abaqus 서브루틴을 사용하여 이러한 모델을 구현하는 방법에 대한 자세한 지침을 제공합니다. 마지막으로, 워크숍을 통해 다음 방법을 시연합니다. 점탄성 모델은 탄성 모델에 비해 복합재의 잔류 응력 예측을 크게 향상시킵니다. 에 소개됨 우리의 중간 패키지.

유익스팬 및 브이유익스팬 서브루틴

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이 튜토리얼에서는 열 팽창을 모델링하기 위해 열 변형률 증분을 정의하는 방법을 설명합니다. 모델에서 열 팽창을 구현하는 작업은 Abaqus/Standard 솔버(암묵적 방법)용 UEXPAN 및 VUEXPAN 서브루틴을 사용하여 수행됩니다. 사용자 서브루틴 UEXPAN 또는 VUEXPAN에서 열 변형률 증분을 미리 정의된 필드 변수, 온도 및 상태 변수의 함수로 정의할 수 있습니다.

UEXPAN과 VUEXPAN은 재료 또는 개스킷 동작 정의에 사용자 서브루틴에서 정의한 열 팽창이 포함되는 모든 부품 요소의 통합 지점에 대해 호출됩니다.

이 서브루틴은 재료의 열 팽창 거동이 너무 복잡하여 Abaqus 소프트웨어 환경의 "팽창" 옵션으로 모델링하기 어려울 때 사용됩니다. 예를 들어, 열 변형률이 온도, 미리 정의된 필드 변수 및 상태 변수에 따라 복잡하게 달라지고 이러한 변수를 업데이트해야 하는 문제에서 이 서브루틴이 사용됩니다.

사용자 서브루틴 UEXPAN은 결합된 열-전기-구조 또는 결합된 온도-변위 해석 동안 각 반복에서 요소점당 두 번씩 호출됩니다.