복합재료의 경화 과정에 대한 Abaqus 시뮬레이션: 풀트루전 방법에 대한 특정 초점
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
세타 보호 크립 모델 | 터빈 블레이드 크립 수명 정확한 예측 | 터빈 블레이드의 크립 파손
크리프는 작동 온도와 응력이 장시간 높은 많은 구성 요소에서 가장 중요한 고장 모드 중 하나입니다. Abaqus와 같은 상용 분석 소프트웨어의 기존 크리프 모델은 크리프의 모든 단계, 즉 1차, 2차 및 3차 단계를 모델링하기에 적합하지 않습니다. 세타 투영 방법은 모든 크리프 단계, 특히 변형률 속도가 높아 내부 손상 및 파괴로 이어지는 3차 단계를 예측하는 데 편리한 방법으로 입증되었습니다. 이 프로젝트의 목적은 세타 투영 방법을 사용하여 구성 요소의 크리프를 모델링하는 Abaqus용 사용자 서브루틴을 개발하는 것입니다. (RWEvans, 1984)가 개발한 경화, 회복 및 손상과 같은 내부 상태 변수의 누적을 기반으로 하는 세타 투영 방법의 구성 모델을 채택하여 사용자 서브루틴용 Fortran 코드를 컴파일합니다. 사용자 서브루틴은 테스트 케이스를 통해 검증하고 결과를 실험 크리프 데이터와 비교합니다. 그런 다음 Abaqus에서 사용자 서브루틴을 통해 샘플 가스터빈 블레이드의 크립 분석(터빈 블레이드 크립)을 수행하고 결과를 해석합니다.
테스트 케이스 결과는 Abaqus의 기존 크리프 모델(터빈 블레이드의 크리프 파손)보다 세타 투영법이 크리프의 모든 1차, 2차, 3차 단계를 예측하는 데 있어 정확성을 검증합니다. 강건 가중 최소 제곱 회귀 재료 상수를 사용하여 보간 및 외삽 응력 및 온도 조건에서 얻은 결과는 기존 모델보다 적은 입력 데이터로 크리프 모델링이 편리함을 보여줍니다. 크리프 해석 결과는 크리프 수명을 예측할 뿐만 아니라 내부 손상 누적도 나타냅니다. 따라서 사용자 서브루틴을 통해 다양한 하중 조건에서 구성품의 크리프 모델링을 수행하면 더욱 신뢰할 수 있는 크리프 수명 예측을 도출할 수 있으며, 설계 초기 단계에서 개선이 필요한 높은 크리프 변형률 영역을 파악할 수 있습니다.