Hershey 항복 표면을 사용한 수정된 Johnson Cook 점소성 모델 | 3D 연속체 요소를 위한 VUMAT 서브루틴
유로 240.0
이 프로젝트는 3D 연속체 요소에 대한 Abaqus 모델 세트를 제공하며, 수정된 Johnson Cook(MJC) 점소성 모델과 Hershey 항복 표면을 구현하는 VUMAT 서브루틴을 통합합니다. MJC 모델은 다양한 변형률 속도와 온도에서 재료 거동을 시뮬레이션하고, Hershey 항복 표면은 복잡한 항복 거동을 예측합니다. 이 두 가지 모델을 결합하여 충격 및 고온과 같은 극한 조건에서 재료의 매우 정확한 시뮬레이션을 제공합니다. 자동차, 항공우주, 방위 산업과 같은 산업에 이상적인 이 패키지는 충돌 테스트, 금속 성형, 탄도 분석과 같은 중요한 응용 분야를 지원합니다. 이 모델은 3D 연속체 요소에 구현되었습니다.
메모: inp 및 Fortran 파일은 Linux에만 적용됩니다.
| 전문가 | |
|---|---|
| 패키지 내용 |
.을 위한 ,.inp , |
| 수준 | |
| 소프트웨어 버전 |
모든 버전에 적용 가능 |
| 패키지 유형 |
소개
이 프로젝트는 맞춤형 VUMAT 서브루틴을 사용하여 3D 연속체 요소에 대한 포괄적인 Abaqus 모델 세트를 제공합니다. 이 모델은 다음을 기반으로 합니다. 수정된 Johnson Cook(MJC) 열점소성 모델 와 결합 허쉬 항복 표면. 충격 해석, 금속 성형 또는 충돌 시뮬레이션과 같이 높은 변형률 속도의 응용 프로그램을 사용하는 경우 이 모델링 패키지가 작업 흐름을 향상시켜 줍니다.
수정된 존슨쿡(MJC) 점소성 모델이란 무엇입니까?
그만큼 수정된 존슨쿡(MJC) 모델은 재료가 다양한 변형률 속도와 온도에 어떻게 반응하는지 시뮬레이션하도록 설계된 재료 거동 프레임워크입니다. 충격이나 폭발과 같은 극한 조건에서 금속의 거동을 예측하기 위해 개발된 기존 존슨 쿡 모델의 향상된 버전입니다.
MJC 모델은 다음을 고려할 수 있습니다.
- 작업 경화 (재료가 변형됨에 따라 어떻게 더 강해지는가)
- 열 연화 (재료가 고온에서 약해지는 방식)
- 변형률 속도 민감도 (재료의 거동이 하중 속도에 따라 어떻게 변하는지)
이 구현에서 열 연화는 소성 작업이 열로 변환됨에 따른 단열 가열로 인한 것으로 가정합니다. 이는 열전도가 무시할 수 있는 단시간 고변형률 시나리오에 적합합니다.
MJC 모델을 사용하면 시뮬레이션이 실제 조건을 보다 정확하게 반영할 수 있으므로 자동차 및 항공우주 산업과 같이 재료가 종종 높은 온도와 높은 변형률을 겪는 산업에 이상적입니다.
허쉬 수율 표면이란 무엇입니까?
그만큼 허쉬 항복 표면 응력을 받아 재료가 소성 변형되기 시작하는 시점을 예측하기 위한 고급 모델입니다.
허쉬 항복 표면은 폰 미제스 항복 표면과 트레스카 항복 표면의 혼합으로 볼 수 있습니다. 그림은 지수 m의 값에 따른 항복 표면의 형태를 보여줍니다. m = 1일 때, 기준은 트레스카 기준이 되고, m = 2일 때, 폰 미제스 기준이 됩니다. 다른 m 값에서는 두 기준이 혼합된 형태가 됩니다.
일반적으로 실제 금속은 트레스카 항복 표면과 폰 미제스 항복 표면의 중간 어딘가에 있는 항복 표면을 갖습니다. 이러한 거동은 지수 m의 적절한 값을 설정하여 허쉬 항복 표면으로 설명할 수 있습니다.
이 구현에서는 등방성 가공 경화를 가정합니다. 즉, 항복 표면은 소성 변형되면서 성장할 수 있지만, 적용된 하중의 방향과는 독립적으로 성장합니다.
MJC 모델과 Hershey 항복 표면을 함께 사용하는 이유는 무엇입니까?
두 가지 모두 사용 수정된 Johnson Cook(MJC) 모델 그리고 허쉬 항복 표면 극한 조건에서의 재료 거동을 더욱 정밀하게 시뮬레이션할 수 있습니다. MJC 모델은 소성 소산으로 인한 온도 변화와 소성 변형률을 고려하며, Hershey 항복 표면은 금속의 항복 거동을 사실적으로 표현합니다. 이 두 가지를 함께 사용하면 극한 조건에서도 실제 재료의 성능을 면밀히 재현하는 시뮬레이션이 가능합니다.
이러한 조합은 고속 충격, 고온 또는 둘 다가 재료에 영향을 미치는 응용 분야(충돌 테스트, 탄도 충격 연구, 고온 금속 성형과 같은 첨단 제조 공정 등)에서 특히 중요해집니다.
방정식은 어떻게 풀리나요?
VUMAT 서브루틴은 매 시간 단계에서 응력 및 가공 경화, 온도 등과 같은 효과를 나타내는 내부 변수를 업데이트합니다. 메시의 모든 요소에 있는 모든 적분점에 대해 재료 모델을 지배하는 일련의 비선형 방정식을 풀어야 합니다. 이러한 방정식을 풀기 위해 복귀 매핑 알고리즘이 사용됩니다. 먼저, 예측된 응력 상태를 제공하는 탄성 예측 단계가 수행됩니다. 이 응력이 항복 표면 밖에 있는 경우, 소성 보정 단계가 수행됩니다. 이 보정 단계는 반복 기법을 통해 해결됩니다. 이 구현에서 선택된 기법은 명시적 코드에 적합한 절단 평면법이라는 강력한 알고리즘입니다.
이러한 시뮬레이션에 Abaqus를 사용하는 이유는 무엇입니까?
아바쿠스 는 복잡한 거동을 시뮬레이션하는 데 뛰어난 견고성을 갖춘 널리 사용되는 강력한 유한요소해석(FEA) 소프트웨어입니다. 금속, 복합재, 플라스틱 등 다양한 소재의 모델링에 매우 적합합니다.
Abaqus를 사용하면 미리 정의된 재료 모델을 사용할 수 있지만 MJC 모델 및 Hershey 항복 표면과 같이 더 많은 사용자 정의가 필요한 경우에는 사용자 정의 재료 서브루틴 필수적이 됩니다. 여기가 부마트 서브루틴이 작용합니다.
Abaqus의 VUMAT 서브루틴이란 무엇입니까?
그만큼 부마트 Abaqus의 서브루틴을 사용하면 사용자는 표준 소프트웨어 패키지에서 제공하는 것보다 더 나아가 자신만의 재료 거동을 정의할 수 있습니다. 부마트 서브루틴은 Abaqus Explicit과 함께 사용할 수 있으며, 이는 단기간의 동적, 고도의 비선형 문제를 다룰 때 좋은 선택입니다. 미리 정의된 재료 모델이 부족할 경우, VUMAT은 더욱 정교한 모델을 통합합니다. 이 패키지에 제공된 파일들은 MJC 열점소성 모델과 Hershey 항복 표면을 구현하는 이러한 서브루틴의 예를 보여줍니다.
이 프로젝트에서 VUMAT 서브루틴은 Abaqus가 MJC 모델과 Hershey 항복 곡면을 구현하여 복잡한 재료 거동을 시뮬레이션할 수 있도록 지원합니다. 이러한 수준의 맞춤 설정은 극한 조건에서 재료의 성능을 정확하게 예측하는 데 필수적입니다. 이는 엔지니어링 애플리케이션의 설계 결정에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
이 프로젝트는 누가 혜택을 볼 수 있나요?
이 모델링 패키지는 다음과 같이 정확한 재료 거동 예측이 필수적인 분야에서 일하는 엔지니어와 연구자에게 이상적입니다.
- 자동차: 충돌 시뮬레이션 및 안전 분석을 위해
- 항공우주: 고온 및 고응력 구성 요소 설계용
- 방어: 탄도 충격 분석 및 보호 장비 설계를 위해
- 조작: 금속 성형, 용접 및 기타 고온 공정용
- 재료 과학: 첨단 시뮬레이션 기술을 필요로 하는 신소재 연구
새로운 소재를 개발하든, 극한 상황에 맞춰 설계를 최적화하든, 이 패키지는 비교할 수 없을 정도로 정확하게 실제 시나리오를 시뮬레이션할 수 있는 도구를 제공합니다.
이 Abaqus 모델 패키지의 주요 기능
- 완전히 구현된 MJC 점소성 모델: 변형률 속도, 온도 및 변형 경화를 고려합니다.
- Hershey 수율 표면 통합: 현실적인 수확량 예측이 가능합니다.
- VUMAT 서브루틴: 재료 동작에 대한 정밀한 제어를 위한 맞춤형 재료 모델 구현
- 절단면 방법: 매 시간 단계마다 스트레스와 내부 변수를 업데이트하는 선택된 알고리즘입니다.
- 3D 연속체 요소: 대규모 충격 시뮬레이션부터 미세 규모 재료 연구까지 광범위한 응용 분야에 적합
- 자세한 문서 및 지원: 포괄적인 지침으로 기존 Abaqus 프로젝트에 쉽게 통합 가능
응용 프로그램
이 모델을 적용할 수 있는 여러 분야 중 몇 가지는 다음과 같습니다.
- 충돌 테스트: 자동차 충돌을 시뮬레이션하여 안전 기능을 최적화합니다.
- 금속 성형: 열간 또는 냉간 성형 공정 중에 금속이 어떻게 변형되는지 예측합니다.
- 탄도학: 고속 충격이 보호재에 미치는 영향을 분석합니다.
이 모델링 패키지는 학술 연구뿐만 아니라 산업 분야에도 적용 가능하며, 재료 거동을 정확하게 예측하여 시간을 절약하고 비용을 절감할 수 있습니다.
결론
이 Abaqus 모델 패키지는 수정된 Johnson Cook 점소성 모델과 Hershey 항복 곡면을 위한 VUMAT 서브루틴을 제공합니다. 고정밀 재료 거동 시뮬레이션이 필요한 모든 사용자에게 강력한 도구입니다. 충돌 시험부터 고급 제조 공정에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용하기 편리하도록 설계되었습니다.
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