DOI QR코드

DOI QR Code

High Velocity Impact Analysis of Kevlar29/Phenolic Composite Plate

케블라 복합재 평판의 고속충돌 특성 수치해석

  • 안정희 (경상대학교 항공기부품기술연구소) ;
  • 권진회 (경상대학교 기계항공공학부, 항공기부품기술연구소) ;
  • 최진호 (경상대학교 기계항공공학부, 항공기부품기술연구소)
  • Published : 2009.04.30

Abstract

Failure of Kevlar29/Phenolic composite plate under high velocity impact of FSP(Fragment Simulation Projectile) is investigated using a non-linear explicit finite element code, LS-DYNA. Composite laminate and impactor are idealized by solid element and interface between laminas are modeled by tied-break element in LS-DYNA. Interaction between impactor and laminate is simulated face-to-face eroding contact algorithm. When the stress level meets a failure criteria, the layer in the element is eroded. Numerical results are verified by existing test results.

비선형 동적해석 유한요소 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 속 파편모의탄 충돌에 의한 Kevlar29/Phenolic 복합재 평판의 파손특성을 해석하였다. 적층판과 충격체는 고체요소를 사용하여 이상화하였고, 복합재 층과 층 사이 파손 해석을 위해서는 타이드 브레이크(tied-brake)요소를 사용하였다. 충격체와 복합재 적층판은 면-대-면 소멸 접촉 알고리즘을 사용하였다. 충격체에 의한 파손과 충격체의 관통을 모사하기 위해 응력이 일정한 파손기준식을 만족하면 해당되는 요소의 해당층은 제거된다. 해석 결과는 기존의 시험 결과와의 비교를 통해 검증한다.

Keywords

References

  1. 정우균, 안성훈, 이우열, 김희재, 권정원, "세라믹/유리섬유 강화 복합재 적층판의 고속충돌에 의한 파괴거동," 한국정밀공학회지, 제23권 제5호, 2006, pp. 170-176
  2. D. Liu, "Charaterization of Impact Properties and Damage Process of Glass/Epoxy composite Laminates," Journal of Composite Materials, Vol. 38 No. 16, 2004, pp. 1425-1442 https://doi.org/10.1177/0021998304042741
  3. B. L. Lee, T. F. Walsh, S. T. Won, H. M. Patts, J. W. Song, and A. H. Mayer, "Penetration Failure mechanisms of Armor-Grade Fiber Composites under Impact," Journal of Composite Materials, Vol. 35 No. 18, 2001, pp. 1605-1633 https://doi.org/10.1106/YRBH-JGT9-U6PT-L555
  4. 지국현, 김승조, "저속충격을 받는 적층 복합재료 평판의 직접수치모사," 한국복합재료학회지, 제19권 제2호, 2006
  5. A. Tabiei and l. Ivanov "Computational Micro-Mechanical Model of Flexible Woven Fabric for Finite Element Impact Simulation," Proc. of the 7th International LS-DYNA Users Conference, 2002, pp. 8-15
  6. M. Unosson and E. Buzard, "Scalar and Vectorized User Defined Material Routine in LS-DYNA," FOA Defence Research Establish ment, Methodology Report, 2000
  7. 공창덕, 김영광, 이승현, "탄소/에폭시 복합재 적층판과 강판의 저속충격 거동에 관한 비교연구," 한국복합재료학회지, 제20권 제5호, 2007, pp.1-6
  8. 이복원, 이성현, 김천곤, 윤병일, 백종규, "전단농화유체를 함침한 케블라 직물의 저속충격가동 및 마찰특성연구," 한국복합재료학회지, 제21권 제2 호, 2008, pp. 15-24
  9. 박재범, 김동륜, 김형근, 황태경, "저속 충격하중을 받는 탄소섬유강화 복합재 압력용기의 잔류강도 저하평가," 한국복합재료학회지, 제21권 제3호, pp. 9-17
  10. A. Tabiei and Q. Chen, "Micromechnies Based Composite Material Model for Crash worthiness Explicit Finite Element Simulation," Journal of Composite Materials, Vol. 14 No. 4, 2001, pp. 264-289
  11. J. V. Hoof, "Modeling of Impact lnduced Delamination in Composite Materials," Ph.D. Thesis, Dep. Mechanical and Aerospace Engineering, Carleton University, Ontario, 1999
  12. "Ballistic Impact Modeling of Composite Materials," Material Sciences Corporation & 7th lnt. LS-DYNA User Conference, 2002, pp. 6-23
  13. G. Zhu, W. Goldsmith, and C.K.H Dharan, "Penetration of Laminated Kevlar by Projectiles-l. Experimental Investigation," Int. J. Solids Structures, Vol. 29, No. 4, 1992, pp. 399-420 https://doi.org/10.1016/0020-7683(92)90207-A
  14. LSTC, "LS-DYNA Keyword User Manual," Livermore Software Technology Corporation, 2007, Version 971
  15. K. Schweizerhof, K. Weimar, T. Munz, and T. Rottner, "Crashworthiness Analysis with Enhanced Composite Material in LS-DYNA- Material and Limits," Proc. of the LS-DYNA World Conference, 1998, pp. 14-15
  16. LSTC, "LS-DYNA Theory Manual," Livermore Software Technology Corporation, 2006