Taylor Impact Test를 이용한 금속재료의충돌 및 폭발 하중 해석용 고속 물성 유추

Abstract

고속화된 기계 및 다양한 국방 시스템의 설계를 위해 충돌 및 폭발과 같이 극한 환경에 대한 구 조물의 응답에 대한 이해가 필요한 경우가 많다. 이를 정확하게 예측하고 해석하기 위해서는 높은 변형 률 속도에서의 재료의 거동을 잘 모델링할 수 있는 모델과 물성값이 필수적이다. 물성값을 얻기 위한 실험들은 많은 시간과 비용이 소모되기에 상대적으로 간단하고 높은 변형률 속도까지 실험이 가능한 Taylor impact test를 활용하고자 한다. 최적화 기법을 활용하여 Taylor impact test 실험 결과를 가장 정확 히 예측하는 Johnson-Cook model 물성값을 얻는 방법론을 제시하였다. 상용 hydrocodes인 AUTODYN을 활용하여 Taylor impact test 수치해석을 수행하였으며, 유전 알고리즘 기반 최적화 기법을 적용하여 최 소한의 수치해석으로 Taylor impact test를 더 정확히 해석하는 물성값을 획득하였다. 본 기법을 이용하 면 적절한 고속 물성이 없는 경우보다 정확한 물성값을 유추할 수 있으며, 이를 관련 해석에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

The design of high-speed machines and defense systems often requires an understanding of the structure's response to extreme environments such as impact and blast load. A model and material property values at high strain rates are needed to analyze the loads accurately. The Taylor impact test is relatively simple and can be performed at high strain rates. A methodology for obtaining the property values of the Johnson-Cook Model that most accurately predicts the Taylor impact test results using the optimization technique is presented. A numerical analysis of the Taylor impact test was performed using the commercial hydrocode AUTODYN. By applying a genetic algorithm-based optimization technique, the property values that facilitated accurate analyses of the Taylor impact test were obtained with minimal numerical analysis. Using this technique, it is possible to obtain a property value that can be used for related analyses.