분자동역학과 유한요소해석을 활용한 박막금속유리 물성평가
Mechanical property evaluation of thin film metallic glasses via molecular dynamics and finite element analysis
- 주제어 (키워드) 기계적 특성 , 박막금속유리 , 분자동역학 , 유한요소해석 , 자유체적모델 , 나노압입 , 유한요소모델 업데이트 , Mechanical properties , Thin film metallic glass , Molecular dynamics , FEA , Free volume model , Nanoindentation , Finite element model updating
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이형일
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000076251
- UCI I804:11029-000000076251
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
This study presents a method for extracting free-volume model (FVM) parameters of Zr-based thin film metallic glasses (TFMG) using the molecular dynamics (MD) and finite element analyses (FEA). Nano-tension MD simulations are performed to obtain the first two elastic properties of thin film, i.e., Young’s modulus and Poisson’s ratio. The other two main FVM parameters (reference stress and pressure dependent coefficient) are determined by systematically matching FE stress-strain curves to those from MD analyses with the finite element model updating (FEMU) method. Nanoindentation FEA and experiments are performed with Zr-based TFMG specimens to validate the estimated FVM parameters. It is thus demonstrated that the combined MD / FEA approach is more time-efficient than the prior approaches in the literature for obtaining all primary parameters.
more초록 (요약문)
본 연구는 분자동역학과 유한요소해석을 활용해 Zr-기반 박막금속유리의 자유체적모델 변수를 추정하는 방법을 제시한다. 우선, 나노인장 분자동역학 해석이 박막금속유리의 탄성 물성이자 자유체적모델 탄성변수인 영률과 푸아송비를 얻기 위해 수행된다. 다른 두 개의 자유체적모델 소성변수 기준 응력 및 압력 의존 변수는 공칭응력 - 변형률 곡선을 Nelder-Mead simplex 알고리즘을 사용한 유한요소모델 업데이트 방법으로 분자동역학 해석의 공칭응력 - 변형률 곡선과 일치시킴으로써 결정된다. 추정된 자유 체적모델 변수를 검증하고자, Zr-기반 박막금속유리 시편을 제작해 나노압입 유한요소 해석 및 실험에서의 하중-변위 곡선을 비교한다. 따라서 분자동역학과 유한 요소해석이 결합된 접근방식이 모든 변수를 시행착오 방법으로 추출하거나 딥러닝을 이용한 방법에 비해 전반적인 절차에서 시간효율적이다.
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