Corrugated Tapered Tubes의 준정적 압축 시뮬레이션을 위한 유한 요소 모델링

파트를 가져와서 작성하려면 유한 요소 소프트웨어를 엽니다. 파일을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고 가져오기를 선택한 다음 파트를 선택하여 파트 ST를 가져옵니다. 파일을 ST로 선택하고 이 파트의 이름을 ST로 지정합니다. 다음으로, 부품 하단 평면을 작성합니다.

Create Part를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고 Shape로 이동한 다음 Shell을 선택합니다. 이 파트의 이름을 Bottom Plane으로 지정하고 Continue를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 원, 중심 및 둘레를 작성하고 원점을 중심으로 하고 반지름이 20mm인 원을 그리려면 선택합니다.

참조점 Set-4를 부품 하단 평면에 추가합니다. 마찬가지로, Top Plane을 작성하고 참조점 Set-5를 Part Top Plane에 추가합니다. 이제 Create Material을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.

General(일반)로 이동하여 Density(밀도)를 순서대로 선택하고 Mass Density(질량 밀도)에서 7.85 곱하기 10을 마이너스 9의 거듭제곱으로 입력합니다. Mechanical을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. Elasticity(탄력성)를 선택한 다음 Elastic(탄력성)을 순서대로 선택합니다.

그리고 Young's Modulus 및 Poisson's Ratio에서 각각 185, 000 및 0.3을 입력합니다. 그런 다음 Mechanical을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. Plasticity(가소성)를 선택하고 Plastic(플라스틱)을 클릭합니다.

항복 응력 및 소성 변형률에 데이터를 입력합니다. Create Section을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. Category(범주)로 이동하여 Shell(셸)을 선택하고 Continue(계속)를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.

쉘 두께(Shell thickness)에서 절점 분포(Nodal distribution)를 선택합니다. Create Analytical Field를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 표현식 필드를 선택하고 수식을 입력합니다.

Assign Section을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 인터페이스에서 ST를 선택하고 Done(완료)을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭한 다음 OK(확인)를 클릭합니다. 이제 부품을 전체로 조립하려면 Create Instance를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. ST, Bottom Plane 및 Top Plane을 선택하고 OK를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. Rotate Instance를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고, Bottom Plane과 Top Plane을 선택하고, 회전 축의 시작점 000과 끝점 100을 차례로 입력합니다.

그리고 회전 각도에서 90을 입력합니다. Create Step을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고 Dynamic, Explicit를 선택한 다음 Continue를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 기간에서 0.05를 입력하고 확인을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 그런 다음 Create History Output을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고 Energy를 선택합니다.

Create History Output(기록 출력 생성)을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고 Domain(도메인)으로 이동한 다음 Set-5를 선택합니다. 출력 변수로 이동합니다. RF2 U2를 입력하고 확인을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 이제 contact 속성, type, Top 및 Bottom Planes를 강체로 설정합니다.

Create Interaction Property를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. Contact(접촉)를 선택하고 Mechanical(기계)로 이동한 다음 Tangential Behavior(접선 동작)를 선택합니다. 마찰 공식에서 페널티를 선택하고 마찰 계수에서 0.2를 입력합니다.

Create Interaction(인터랙션 생성)을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 일반 연락처, 명시를 선택하고 전역 속성 할당에서 indProp-1을 선택합니다. Create Constraint 를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.

유형(Type)에서 강체(Rigid body)를 선택하고 아래쪽 평면(Bottom Plane)과 위쪽 평면(Top Plane)을 선택합니다. 아래쪽 평면을 수정하고 위쪽 평면에서 초당 500mm의 하향 하중 속도를 설정하려면 Create Boundary Condition(경계 조건 만들기)을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. Types for Selected Step(선택한 단계의 유형)에서 Displacement(변위) 또는 Rotation(회전)을 선택합니다.

Set-4를 선택하고 모든 방향으로 0을 입력합니다. Create Boundary Condition(경계 조건 생성)을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 선택한 단계에 대한 유형으로 이동합니다.

속도(Velocity) 또는 각속도(Angular velocity)를 선택합니다. Set-5를 선택하고 V2 아래에 -500을 입력하고 다른 방향으로 0을 입력합니다. 시드 파트를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고, 대략적인 글로벌 크기에 0.8을 입력하고, 절대 값 기준에 0.08을 입력합니다.

Mesh Part를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고 Yes를 선택합니다. Assign Element Type을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고, 파트를 선택하고, Done을 선택합니다. Element Library(요소 라이브러리)에서 Explicit(명시적)를 선택하고, 마우스 왼쪽 버튼을 OK.To 클릭하여 계산을 제출하고 결과를 내보내고, Create Job(작업 생성)을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고, 계산할 모델을 선택하고, Continue(계속)를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다.

Job Manager를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하고, 계산할 모델을 선택하고, Submit을 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭합니다. 계산을 위해 완료된 모델을 선택하고 결과를 마우스 왼쪽 버튼으로 클릭하여 시각화를 입력합니다. ST의 변형 모드는 시각화에서 얻습니다.

두께 변동 계수 k가 증가함에 따라 ST의 변형 모드가 횡 팽창 및 수축에서 축 방향 점진적 접힘으로 변경되었습니다. CT 튜브의 변형 모드는 다이아몬드 모양의 점진적 접힘에서 원형 모양의 점진적 접힘으로 변경되었습니다. DT 튜브는 항상 횡방향 팽창 및 수축 모드를 유지했습니다.

최대 파쇄력이 현저히 감소하고 힘 변동의 진폭이 작아졌습니다. k 값이 높을수록 좌굴이 플라스틱 접힘의 단면 두께가 더 작은 하중 끝에 더 가깝게 발생했습니다. 따라서 최대 파쇄력도 감소했습니다.

에너지 흡수와 비에너지 흡수가 크게 증가했습니다. 그리고 분쇄력 효율은 k가 증가함에 따라 증가했습니다. 동시에 얇은 벽 튜브의 에너지 흡수는 k 값이 증가함에 따라 약간 변경되어 파쇄력 효율도 증가했습니다.

k 값이 0인 3D 프린팅 스테인리스강 CT에 대한 준정적 압축 실험은 실험과 시뮬레이션의 힘-변위 곡선이 잘 일치하고 변형 패턴이 거의 동일하다는 것을 보여주었습니다.