Finite element analysis of unconstrained axisymmetric piercing

구속이 없는 축대칭 피어싱 공정의 유한요소해석

The Study is concerned with the analysis of unconstrained axisymmetric piercing as a nonsteady forging process by the rigid-plastic finite element method. In the numerical analysis of axisymmetric piercing, the initial velocity field is generated by assuming the material as a linear viscous material to begin with in order to facilitate the input handling and to ensure better convergencey. The strain-hardening effect for nonsteady deformation and the friction of the die-material interial interface are considered in the formulation. Rigid body treatment is also incorporated in the developed program. The experiments are carried out for aluminum alloy specimens (A1204) with different specimen heights. It is shown that the experimental results are in excellent agreement with the finite element simulations is deformed configuration. For load prediction the theoretical prediction shows excellent agreement with th eexperimental laod in the initial stage of loading before fracture of the specimen is not initiated. Distribution of stresses, strains and strain rates has been found for the given cases in computation. On this basis several fracture criteria are introduced in order to check the fracture initiation. It is found that maximum shear criterion is capable of good fracture prediciton.

본 논문에서는 자유 표면과 강체부분이 많은 피어싱 공정의 해석에서 발생하 는 해의 수렴성 저하를 방지하기 위하여 비정상 상태의 가공경화 효과와 강체 연속처리 리방법을 프로그램 개발에 적용하고 프로그램 개발에 적용하고 프로그램 범용성을 높 이기 위해 초기 속도장 발생 프로그램을 개발하여 본 공정 해석에 적용하여 보려고 한 다. 또한 재료를 가공 경화를 고려한 강소성체(rigid-plastic material)로 가정해서 시편에 크랙이 발생하여 파괴될때까지 컴퓨터 시뮬레이션을 수행한 후 냉간 피어싱 공 정에 있어서 표면 크랙의 발생과 성장 그리고 파괴에 가장 많은 영향을 미치는 인자들 을 계산결과를 토대로 실험과 비교조사하고, 실험 시편의 지름과 높이 그리고 마찰상 태를 다르게 조합해서, 실험과 계산을 시하여 시편 모양에 따른 변형 모우드(mode)와 파괴 모우드의 차이를 규명해 보기로 한다.