Simulation of Plate Deformation by Triangle Heating Process

삼각가열에 의한 판 변형의 시뮬레이션

Plate bending process is indispensible in shipbuilding. The process includes press bending process and heating process. Especially the heating process is carried out exclusively by skillful workers. Many researches have been made to automate the heating process. This study was carried out as a fundamental study to develop a efficient analysis method for triangle heating and focused on clarifying the deformation characteristics of plate by triangle heating and essential elements effect on the deformation. In this paper, we proposed an analysis model for thermal-elastic-plastic analysis and simulated the deformation by triangle heating using ANSYS based on the experimental results of Jang et al.(2001). Also, we showed the deformation characteristics more clearly by comparing the deformation due to triangle heating and line heating in case that the total heat input is same. Finally, we investigated the change characteristics of deformation elements according to the volumetric heat input.

선체 외판 제작을 위한 곡가공은 조선에 있어서 필수적인 공정이다. 프레스를 이용한 냉간가공과 가스토치를 이용한 열간가공이 주를 이루는데, 특히 숙련된 기능공의 작업 경험에 전적으로 의존하는 열간가공 공정에 대한 자동화 요구가 증대되어 국내외적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 향후 삼각가열에 대한 효율적인 변형해석 기법을 개발하기 위한 기초 연구로서 삼각가열에 의한 판의 변형특성과 그 주요인자를 파악하고자 하였다. 실제 조선소에서 현장조건 그대로 Jang 등(2001)이 실시한 일련의 삼각가열 실험 결과를 토대로 열탄소성 해석을 위한 수치해석 모델을 개발하고 상용 구조해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 삼각가열에 의한 판의 변형을 시뮬레이션하였다. 또한, 총 투입 열량이 같은 경우 선상가열과 삼각가열에 의한 변형 양상을 비교하여 각 가열법에 따른 변형 특성을 보다 명확히 하였다. 마지막으로, 단위부피당 투입열량에 따른 각 변형 성분의 변화 특성을 살펴보았다.