FEMU 를 활용한 비선형 응력-변형률 메타 모델 인자 추정 방안

국문 초록 (Abstract)

현대 산업에서 금속 소재의 가공을 위해 소성 공정을 진행하며, 이로 인해 경화 현상과 같은 비선형 거동이 발생한다. 금속 소재의 비선형 거동을 정의하는 것은 어렵기 때문에 특정 소재의 비선형 물성을 예측 및 추정하기 위해 다양한 물성 메타모델들이 제안되고 있다. 기존의 물성 메타 모델은 주로 외삽을 이용하여 S-S Curve 에 기반한 재료의 물성을 예측하는 연구에 사용되었다. 그러나 외삽은 예측 구간의 비선형성에 대한 정확성을 보장하지 못하기 때문에 높은 비선형성을 정확히 나타내기 어려운 문제가 있다. 본 논문에서는 응력-변형률 물성에 대한 기존의 물성 메타 모델과 별도의 메타 모델을 활용하여 소재의 비선형 물성 추정 성능을 비교했다. 소재에 대한 인장 시험은 ASTM E8/E8M 을 기반으로, 물성 메타 모델의 인자 초기화는 ASTM E646 을 기반으로 수행했다. 물성 메타 모델을 유한요소해석에 적용하여, 시험 결과와 해석 결과를 RMSE 로 비교했다. FE Simulation 으로 발생한 오차는 FEMU(Finite Element Model Updating) 기법을 사용하여 메타 모델 기반 인자의 초기화를 반복함으로써, 최적화를 통해 감소시켰다. 이러한 과정을 통해, 물성 메타 모델을 정의하는 과정에서 멱법칙과 지수법칙만이 아닌, 재료 물성의 높은 비선형성을 잘 나타내는 별도의 메타 모델에 대한 고려가 필요함을 제시하였다.