Forward Projection Using Fuzzy Logic in Axisymmetric Finite Element Simulation for Cold Forging

축대칭 냉간단조의 유한요소해석에서 퍼지로직을 이용한 전방투사법

In the present paper forward projection is proposed as a new approach to determine the preform shape in rib-web type forging. In the forward projection technique an optimal billet is determined by applying some mathematical relationship between geometrical trials in the initial billet shape and the final products. In forward projection a volume difference between the desired product shape and the final computed shape obtained by the rigid-plastic finite element method is used as a measure of incomplete filling of working material in the die. At first linear inter-/extrapolation is employed to find a proper trial shape for the initial billet and the method is successfully applied to some cases of different aspect ratios of the initial billet. However, when the initial guesses are not sufficiently near the optimal value linear inter-/extrapolation does not render complete die filling. For more general application, a fuzzy system is used in the forward projection technique in order to determine the initial billet shape for rib-web type forging. It has been thus shown that the fuzzy system is more reliable for the preform design in the rib-web type forging process.

본 연구에서는 유한요소법을 이용해서 초기형상을 결정하는 새로운 방법으로 서 전방 투사법을 제안하고자 한다. 전방 투사법으로서 선형 보간을 이용한 방법과 소성 문제의 물리적인 특성을 고려하여 퍼지 로직을 도입한 퍼지시스템을 개발하려 한 다. 선형보간을 이용한 전방투사법은 임의의 초기 형상에 대한 유한 요소 해석 결과 얻어진 최종 형상에서의 미 충만 부피를 선형 보간하여 초기 형상에 적용함으로서 최 적 초기 형상을 결정하는 방법이다. 그러나 미 충만 부피의 변화가 미소할때에는 쉽 게 최적 초기 값을 찾지 못하는 경우가 발생하므로 유동 특성을 고려한 퍼지 로직을 구성하여 퍼지 시스템을 개발하였다. 이 방법을 리브-웨브(rbi-web)형태의 축대칭 단조 문제에 적용하고 유한 요소법에 의한 해석중 격자 재구성의 필요에 의해 단위체 격자 재구성법을 이용한다. 결정해야될 초기 형상의 변수로서는 형상비(aspect ra- tio=높이/지름)을 고려하기로 한다.