Abstract
This paper presents an experimental and numerical study on composite tubes for the energy absorber of the high-speed train. The purpose of the experimental study is to find out which lay-up is the best lay-up for the energy absorber. Four lay-ups were tested using quasi static method: $[0/45/90/-45]_4$, $[0]_{16}$, $[0/90]_8$, $[0/30/-30]_5$. Two triggering methods were used to create initial damage and guarantee the progressive collapse mode: bevel edge and notch edge. As a result, $[0/45/90/-45]_4$ lay-up was find out the best lay-up among the laminates being tested. In the numerical study, a parametric analysis was done to find out the most proper way to simulate the quasi static test of a composite tube using LS-DYNA program. A single composite tube was modeled to be crashed by a moving wall. Comparison between simulation and experiment was done. Reasonable agreement between experiment and analysis was obtained. Dealing with parameter TFAIL and the mass scaling factor, this parametric study shows the ability and the limitation of LS-DYNA in modeling the quasi static test for the composite tube.
본 논문에서는 복합재료 튜브를 이용한 고속 열차의 에너지 흡수장치에 대한 실험 및 수치 해석에 관한 연구를 수행하였다. 논문의 목적은 에너지 흡수장치에 대한 최적의 적층(lay-up) 형태를 알아내는 것으로, quasi static method를 이용한 네 가지 적층 형태에 대한 실험을 수행 하였다: $[0/45/90/-45]_4$, $[0]_{16}$, $[0/90]_8$, $[0/30/-30]_5$, 실험을 위해 초기 파괴 시작점을 생성하고, 일정 방향으로 진행되는 파괴를 만들기 위해 베벨 엣지(bevel edge)와 노치 엣지(notch edge)의 두 가지 트리거링 방법을 이용하였다. 저속 충돌실험 결과 $[0/45/90/-45]_4$의 적층 형태가 다른 방법과 비교해서 가장 좋은 에너지 흡수 결과를 보여주였다. 수치해석을 위해 LS-DYNA 프로그램의 변수 분석(parametric analysis)을 통해 가장 적합한 복합재료의 quasi static 실험 시뮬레이션 방법 연구를 수행하였다. 움직이는 벽이 복합재 튜브에 저속 충돌하는 모델을 가정하여 해석을 수행하였으며, 실험값과 수치해석 결과의 비교를 통해 비슷한 경향을 보임을 확인 하였다. 특히 TFAIL과 mass scaling factor를 조절하며 수행하는 변수 분석은 LS-DYNA에서 복합재 튜브의 quasi static 실험을 시뮬레이션 하는 능력과 한계를 보여준다.
