DOI QR코드

DOI QR Code

Analysis on the Impact of Composite by Using FEM

유한요소법을 이용한 복합재료의 충격에 관한 해석

  • Kim, Sung-Soo (Division of Mechanical Engineering, Graduate School, Kongju University) ;
  • Kim, Young-Chun (Division of Mechanical & Automotive Engineering, Kongju University) ;
  • Hong, Soon-Jik (Division of Advanced Materials Engineering, Kongju University) ;
  • Kook, Jeong-Han (School of Mechanical Engineering, Korea University of Technology and Education) ;
  • Kim, Sei-Hwan (Department of Metal Mold Design Engineering, Kongju University) ;
  • Cho, Jae-Ung (Division of Mechanical & Automotive Engineering, Kongju University)
  • 김성수 (공주대학교 대학원 기계공학과) ;
  • 김영춘 (공주대학교 기계자동차공학부) ;
  • 홍순직 (공주대학교 신소재공학부) ;
  • 국정한 (한국기술교육대학교 기계정보공학부) ;
  • 김세환 (공주대학교 금형설계공학과) ;
  • 조재웅 (공주대학교 기계자동차공학부)
  • Received : 2012.10.24
  • Accepted : 2013.02.06
  • Published : 2013.02.28

Abstract

In this study, mechanical property on the composite material of aluminum foam core is investigated by simulation analysis. Impact energies such as 50J, 70J, and 100J are applied to the specimen model. The maximum load occurs at 3.4ms for 50J, 3.2ms for 70J, and 3.2ms for 100J respectively. The striker penetrates the upper face sheet, causing the core to be damaged at 50J test but the lower face sheet remains intact with no damage. It results in occurring with the energy of 52 J. At 70J test, it penetrates the upper face sheet and penetrated the core. And the striker causes the lower face sheet with damage. And it results in occurring with the energy of 65 J. Finally at 100J test, the striker penetrated both the upper face sheet and core and even the lower face sheet. The load becomes maximum at the time when striker penetrates through the upper plate and it rapidly reduced. And then the load increases rapidly when reaching the lower face sheet. And it decreases again. It results in occurring with the energy of 95 J.

본 연구에서는 알루미늄 폼 코어 복합재료의 기계적 성질을 시뮬레이션 해석을 통하여 고찰하였다. 시험편 모델에는 50J, 70J, 100J의 충격에너지를 가하였다. 50J, 70J 및 100J의 충격에너지에 대해서는 각각 3.4 ms, 3.2 ms 및 3.2 ms의 시점에서 최대하중이 발생하였다. 50J의 충격에너지를 가한 경우는 스트라이커가 복합재료의 상부 면재를 뚫고, 심재까지 손상을 입혔다. 그러나 하부 면재까지는 손상이 없이 그대로이었고 52 J의 에너지가 발생하였다. 70J의 충격에너지를 가한 경우는 스트라이커가 상부 면재를 관통한 후 하부 면재까지 손상을 주었고 65 J의 에너지가 발생하였다. 100J의 충격에너지를 가한 경우는 스트라이커가 면재와 심재를 완전히 관통하여 손상을 주었다. 스트라이커가 상부 면재를 관통하는 시점에서는 최대하중이 되고 그 후로는 하중이 급격히 감소하다가 하부 면재에 도달할 때에 다시 급격히 증가하고 있다가 감소하였고 95 J의 에너지가 발생하였다.

Keywords

References

  1. S. O. Bang, K. S. Kim, S. H. Kim, S. G. Song, J. U. Cho, "Study on Compression test of Aluminum foam and honeycomb sandwich composites", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation society, Vol. 12, No. 9, pp. 3802-3807, September, 2011. https://doi.org/10.5762/KAIS.2011.12.9.3802
  2. H. K. Choi, S. H. Kim, J. U. Cho, "Study on Structural Analysis of DCB Specimen Bonded with Aluminum Foam Composite", Journal of the Korea Academia- Industrial cooperation society, Vol. 13, No. 4, pp. 1488-1495, April, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2012.13.4.1488
  3. A. Paul, U. Ramamurty, "Strain Rate Sensitivity of a Closed-cell Aluminum Foam", Materials Science and Engineering: A, Vol. 281, Issues 1-2, pp. 1-7, April, 2000. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0921-5093(99)00750-9
  4. U. Ramamurty, M. C. Kumaran, "Mechanical Property Extraction through Conical Indentation of a Closed-cell Aluminum Foam", Acta Materialia, Vol. 52, Issue 1, pp. 181-189, January, 2004. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2003.09.004
  5. M. De. Giorgi, A. Carofalo, V. Dattoma, R. Nobile, F. Palano, "Aluminum Foams Structural Modelling", Computers & Structures, Vol. 88, Issues 1-2, pp. 25-35, January, 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruc.2009.06.005
  6. H. X. Zhu, S.M. Thorpe, A.H. Windle, The effect of cell irregularity on the high strain compression of 2D Voronoi honeycombs, International Journal of Solids and Structures, Vol. 43, Issue 5, pp. 1061-1078, March, 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2005.05.008
  7. H. J. Chung, K. Y. Rhee, B. S. Han and Y. M. Yoo, "Tensile and Compression Behaviour of Al Foam FEM Using 3D Scan", 2006 Autumn Conference Proceeding of KSPE, pp. 255-256, October, 2006.