발포특성을 가지는 재료의 거동 예측을 위한 해석기법 정립
Development of Analysis Technique to Predict the Material Behavior for Blowing Agent
초록/요약
To numerically simulate the foaming behavior of mastic sealer containing the blowing agent, a foaming and driving force model are needed which incorporate the foaming characteristic. The elastic stress model is required to represent a material behavior considered as two-phase, with the liquid state co-existing with the polymer during the foaming process. It is important to determine the thermal properties such as thermal conductivity and specific heat because foaming behavior is heavily influenced by temperature change. In this study, three models are proposed to explain the foaming and material behavior. To obtain the material parameters in each model by using optimization method, the experiments and numerical simulations are performed: thermal test, simple shear test and foaming test. The error functions are defined as differences between the experimental measurements and the numerical simulation results, and then the parameters are determined by minimizing the error functions. To assess the validity of the obtained parameters, the confirmation simulation for each model is conducted by applying the determined parameters. The cross-verification is performed by using foaming/shrinkage force measurement. The results of cross-verification tend to follow the experimental results. Especially, it was possible to estimate the micro-deformation occurring in roof surface by applying proposed model to oven process analysis. The application of developed analysis technique will be contributed to design for minimizing the micro-deformation.
more초록/요약
마스틱 실러의 발포거동을 유한요소해석으로 모사하기 위해서는 발포특성을 표현할 수 있는 발포모델 및 구동력 모델과 액상과 폴리머가 공존하는 발포 시 응력상태를 표현하기 위한 탄성응력모델이 필요하다. 또한 도장오븐공정 시 마스틱 실러는 가열되며, 온도에 의해 발포거동이 좌우되기 때문에 열적 물성도 정확하게 구해야 한다. 본 연구에서는 마스틱 실러의 재료모델을 제안하고, 제안한 모델의 상수를 최적화 기법을 통해 결정하기 위해 실험 및 해석을 수행했다. 열적 물성을 결정하기 위해 열 특성 실험 및 해석을 수행했고, 탄성응력모델의 상수를 도출하기 위해 전단시험 및 해석을 수행했다. 또한 발포모델 및 구동력 모델의 상수를 구하기 위해 발포실험 및 해석을 수행했다. 각각의 실험 및 해석결과의 차이를 오차로 정의해 오차를 최소화하여 재료상수를 도출했다. 도출한 상수를 각 모델에 적용한 확인해석을 통해 결정한 상수의 타당성을 검증했다. 발포/수축력 실험 및 해석을 이용하여 제안 모델의 적절성을 교차 검증했고, 그 결과 해석이 실험의 경향을 잘 따르는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 제안 모델을 적용한 도장오븐공정 해석으로 루프 표면에 발생하는 미세변형을 예측할 수 있음을 확인함으로써 향후 미세변형에 영향을 미치는 주요인자 파악 및 미세변형 최소화 설계를 위한 해석적 기법을 정립했다.
more