PrePoMax에서 탄성 한도 이후가 넘어간 변형 상태를 설정할 수도 있는데요. 이 구간을 소성변형 구간이라고도 부르죠. PrePoMax 개발 초기 당시에는 Edit Calculix Keyword라는 별도 코드 수정 기능을 통해서 재료의 물성을 추가해주어야 했지만, 최근 릴리즈 버젼에서는 GUI상으로 입력이 가능하도록 되어있습니다. 한번 확인해보겠습니다.
1. 모델 불러오기
PrePoMax 폴더 내 Model 폴더에 있는 Tensil sample이라는 모델을 불러오도록 합니다. (inp 파일도 있는데, inp 파일이 아닌 stp 파일을 불러오도록 합니다)
2. 메시 생성
아래와 같이 메시를 생성해줍니다.
아래 보시는 것처럼, 조금 러프한 감이 있습니다.
메시 파라미터를 아래와 같이 설정해줍니다.
메시가 보다 더 조밀해졌습니다.
3. 재질 설정
메시를 설정해 준 다음, FE Model로 넘어가 재질설정을 해주도록 합니다. 전체적인 프로세스에 대한 이해도가 없으신 분들은 따라오기 어려우실 수도 있으므로, 기본 해석 강좌를 참고해주시기 바랍니다.
Create 재질을 만들고, 기본적인 강성 계수인 탄성계수 230Gpa, 그리고 포아송비 0.3을 설정해줍니다.
Plastic 물성 설정
플라스틱 거동의 경우, 중요한 부분이 바로 물성입니다.
소성변형 구간을 확인할 것이므로, Plastic 물성을 설정해주어야 합니다. Elastic 바로 아랫쪽에 plastic 이라는 부분이 있습니다. 이 항목을 화살표로 우측으로 넘겨줍니다.
그리고 항복응력과 소성변형률의 배열을 입력해주시면 됩니다.
아래와 같이 Data points 를 입력해줍니다.
- 탄성 구간: 응력은 선형적으로 증가 → 최대 235 MPa에서 항복 발생.
- 소성 구간: 이후에도 응력이 계속 증가하며, plastic strain이 0.2일 때 400 MPa까지 올라감을 의미 → 선형 경화 (linear hardening) 모델
각 물성치에 맞는 엔지니어링 데이터나 공급사 사양표를 참고해보시면 되겠습니다.
탄성의 정도를 정량화하여 확인하기위해서는 PEEQ 라는 데이터를 output 데이터로 설정해주시면 됩니다.
History output -> Element output 에서 PEEQ를 추가하면 해석 결과에서 소성변형에 대한 값이 추가됩니다.
4. 경계 조건
한쪽 끝단은 고정 조건 (Fixed), 다른 한쪽 끝다는 변위 변형 x 방향으로 1mm를 적용하였습니다.
5. 소성변형 결과확인
해석 결과를 확인해보면 별다른 increasement 설정(증분 설정)을 하지 않았음에도 자동으로 증분이 잡혀있습니다.
항복강도가 235Mpa 인 부분에서는 PE 값이 높지 않습니다. (3번째 step)
그러나 항복강도가 235Mpa을 넘어가는 순간부터 PE값이 급격히 증가합니다. 소성구간에 진입했다는 의미입니다.
6. 마무리
지금까지 PrePoMax GUI 기능으로 항복강도를 넘어서는 소성변형구간에서 소성변형률(plastic strain) 값을 활용하여 소성변형을 분석해보았습니다.
지금까지 엔스랩이었습니다.