앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공 사례
 

이번 호에서는 앤시스 머티리얼 디자이너(Ansys Material Designer)를 이용한 미세구조의 등가 물성 계산 과정을 살펴보고, 계산된 등가 물성을 복합재 플레이트에 적용하여 충격 해석을 수행하여 미세구조 형상에 따른 충격 특성을 확인해 보고자 한다. 충격 해석에는 앤시스의 LS-DYNA 프로그램을 사용하였다.

■ 장형진 | 태성에스엔이의 매니저로, 구조 및 충돌 해석 분야의 기술지원, 교육 및 컨설팅을 담당하고 있다.
이메일 | hjjang@tsne.co.kr
홈페이지 | http://www.tsne.co.kr

앤시스 머티리얼 디자이너는 복합재를 구성하는 Matrix(기지재)와 Reinforcement(보강재)의 물성과 다양한 미세구조 형상을 통해 등가 물성을 계산할 수 있는 프로그램이다.
머티리얼 디자이너에서 계산된 등가 물성은 복합재 구조물에 적용되어 최적의 설계 조건을 찾기 위한 연구가 많이 수행되고 있다. 하지만, 자동차 또는 방위산업과 같이 복합재가 적용된 구조물의 충격 특성을 확인해야 하는 연구에는 사용이 미흡한 실정이며, 활용 가능성 여부조차 알지 못하는 경우가 있다. 
이번 호에서는 머티리얼 디자이너를 이용한 미세구조의 등가 물성 계산 과정을 살펴보고, 계산된 등가 물성을 복합재 플레이트에 적용하여 충격 해석을 수행하여 미세구조 형상에 따른 충격 특성을 확인해 보고자 한다. 충격 해석에는 LS-DYNA를 사용하였다.

1. 머티리얼 디자이너를 활용한 등가 물성 계산하기
머티리얼 디자이너를 실행하기 위해 WB Toolbox의 Component Systems에 있는 머티리얼 디자이너를 Project Schematic 창에 <그림 1>과 같이 추가한다.

 

그림 1. 머티리얼 디자이너 애플리케이션

복합재를 구성하는 Matrix와 Reinforcement에 대한 물성을 추가하기 위해 Engineering Data Sources의 Composite Material Library에서 Matrix 재료가 되는 Resin Epoxy와 Reinforcement 재료가 되는 Carbon Fiber(230 GPa)를 <그림 2>와 같이 추가한다.

그림 2. Matrix와 Fiber 재료 물성 추가