• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.05a
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• pp.58-58
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• 2004

현재 금속 성형공정에 대한 해석법으로 강소성 유한요소법이 널리 이용되고 있다. 강소성 유한요소법에서는 주어진 시간에서 속도장을 얻고 가공물 형상을 시간증분 만큼 갱신하는 과정을 반복하여 비정상상태 금속성형공정의 해석한다. 일반적인 강소성 유한요소법은 형상갱신(Geometry update) 과정에서 오일러법(Euler method)을 이용한다. 오일러법에서는 시간증분의 크기가 해의 정밀도에 중요한 인자이다. 충분히 정밀한 해를 얻기 위해, 작은 시간증분을 이용하여 비정상상태 금속성형공정을 해석함으로써 해석시간이 많이 걸리는 단점이 있으며 형상갱신에 따른 가공물 체적손실(Volume loss)이 발생한다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 1992.10a
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• pp.57-62
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• 1992

박판 성형 공정에서는 복잡한 실제 차체판넬을 금형설계단계에서 빠르고 효율적으로 해석하기 위해 평면 변형 문제로 취급할 수 있는 많은 국부 단면들에 대해 단면 해석방법이 쓰이고 있다. 최근에 박박이론 및 굽힘 에너지가 보강된 박막 요소에 근거한 내연적 강소성 유한 요소 해석이 많이 연구되어 왔다. 본 연구에서는 박판 성형 공정의 단면 해석을 위해 외연적 강소성 유한 요소법을 사용하였고, 접촉처리는 직접적 시행착오법을 사용하였다. 또한 본 연구의 적합성을 보이기 위해 평면 변형을 가정한 실린더형 펀치 스트레칭과 트렁크 리드 대칭 단면을 해석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.5
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• pp.1551-1562
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• 1991

최근까지 발표된 유한 요소법을 이용한 압연 해석 관련 주요 논문들을 정리해 보면 다음과 같다. Li와 Kobayashil는 강소성 유한 요소법(rigidplastic finite element method)을 여러가지 마찰조건에 대하여 해석하였다. 이때 압연롤은 강체 (rigid body)로 시편은 가공경화(workhardening)를 동반한 강소성체로 모델링하였다. Hwang과 Kobayashi는 강소성 유한 요소법을 이용한 평면 변형 압연에서 재료 손실을 최소화하는 예비 성형체(preform)의 설계에 대한 연구를 수행하였다. 이 경우에도 역시 압연롤은 강체로 시편은 가공 경화를 동반한 강소성체와 완전 소성체로 모델링 되었으나, 고착(sticking) 마찰 조건에 대해서만 해석을 수행하였다. Mori와 Osak- ada 그리고 Oda는 약간 압축성이 있는 재료의 평면 변형 압연에 대하여 연구하였다. 이때 압연롤은 강체로 시편은 가공 경화를 동반한 강소성체로 모델링 되었으며 경계 면에서는 Coulomb 마찰을 고려하였다. 이밖에도 오일러(Eulerian) 수식화를 이용한 Dawson과 Thompson, Berman의 해석 결과가 있으며, 또 폭 방향의 변형까지를 고려한 Li와 Kobayashi, Mori와 Osakada의 3차원 해석 결과가 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.3
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• pp.317-322
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• 1989

Effective computational strategies have been proposed in the evaluation of stiffness matrices of rigid-plastic finite element method widely used in simulation of metal forming processes. The stiffness matrices are expressed as the sum of stiffness matrices evaluated by reduced integration and Liu's stabilization matrices which control the occurrence os zero-energy mode due to excessive reduced integration. The proposed method has been applied to the solution of fundamental 3-dimensional problems. The results clarified that the deformed mesh configuration was remarkably stabilized and computation speed attained about 3 times as fast as that of conventional 3-dimensional analyses. Furthermore, computation speed increases by a factor 60 when parallel computation is introduced. This speed has a tendency to increase as the total degree of freedom increases. As a result, this rigid-plastic finite element method enables us to analyze real 3-dimensional forming processes with practically acceptable computation time.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1092-1103
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• 1989

본 논문에서는 기존의 금속성형의 유한요소해석에서 사용한 바 있는 기하적경 계조건을 직접 유한요소방정식에 대입하는 방법들을 비교검토하고 3차원박판성형에 적용하기 위하여 개선된 방법을 개발하였다.

• Journal of the KSME
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• v.30 no.3
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• pp.237-245
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• 1990

3차원 강소성 유한요소법과 독특한 updating 방법으로 실험결과와 잘 일치하는 실용적인 프로그 램을 개발할 수 있었다. 몇 가지 해석결과의 예에서 알 수 있듯이 소재의 변형을 정확하게 예 측할 수 있고, 임의의 단면현상을 가진 로울에 대하여도 해석이 용이하였다. 링 로울링의 제작 공정을 3차원 강소성유한요소법으로 해석할 수 있고, 실험적으로 해석결과의 타당성을 결정지 음에 따라서, 링 로울링에 대한 연구결과는 보편적인 기대 이상으로 첨단산업분야에 기여할 수 있을 것으로 보여진다. 현재 링 로울링에 대한 국내에서의 관심은 비교적 적은 편이나, 항공우 주산업 분야중 부품제작분야 및 제반 기계공업분야 특히 소성성형가공 분야에서, 해석적 방법의 지속적인 개발 및 실험적 연구와 뒷받침은 궁극적으로 이 분야의 공정 및 소재 설계의 자동화 내지는 전산화로 이끌 것이며, 장차 이 분야를 국제적으로 주도해 나가고자 하는 데 필수적인 것으로 여겨진다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1070-1081
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• 1989

본 논문의 목적은 일반적인 곡면을 갖는 냉간단조 공정을 컴퓨터 시뮬레이션 을 통해 해석하고자 강소성 유한요소법의 프로그램을 개발하고, 이를 축대칭 및 평면 변형 단조성형에 적용하고자 한다. 축대칭 문제로는 산업적으로 이용이 많은 치차 블랭크(gear blank) 형태의 예제를 선택하였고 평면변형으 경우 정밀 단조품의 하나인 터어빈 블레이드(turbine blade)를 평면변형 문제로 보아 해석하였다. 한편 심한 변형을 하는 후방압출과 같은 문제의 수렴성을 향상시키고 공정을 계속적으로 해석하 기 위하여 격자 재구성기법을 도입함으로서 냉간단조 문제의 일반적인 해석을 하도록 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.1
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• pp.169-178
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• 1991

A plane-strain finite element analysis of sheet metal forming is carried out by using the rigid-plastic FEM based on the membrane theory. The sheet material is assumed to possess normal anisotropy and to obey Hill's new yield criterion and its associated flow rule. A formulation of initial guess generation for the displacement field is derived by using the nonlinear elastic FEM. A method of contact treatment is proposed in which the skew boundary condition for arbitrarily shaped tools is successively used during iteration. In order to verify the validity of the developed method, plane-strain drawing with tools in analytic expression and with arbitrarily shaped tools is analyzed and compared with the published results. The comparison shows that the present method can be effectively used in the analysis of plane-strain sheet metal forming and thus provides the basis of approximate sectional analysis of panel-like sheet forming.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.3
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• pp.443-452
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• 1992

본 연구에서는 소성가공 공정의 최적설계를 위한 새로운 접근 방법이 소개 된다.이방법은 소성가공 공정의 유한요소해석 기술과 기계시스템의 최적설계 기술 에 바탕을 두고 있다. 벌칙 강소성유한요소법, 정상 상태의 소성가공 공정(steady -state metal forming process)을 위한 최적설계 문제의 수식화, 설계민감도의 해석 방법, 설계민감도의 정확성에 관한 고찰, 구배투영법(gradient projection emthod)등 이 본 논문에서 상세하게 소개된다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.12 no.3
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• pp.32-41
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• 1995

In the analysis of metal forming processes by the finite element method, there are many numerical instabilities such as element locking, hourglass mode and shear locking. These instabilities may have a bad effect upon accuracy and convergence. The present work is concerned with improvement of stability and efficiency in two-dimensional rigid-plastic finite element method using various type of elemenmts and numerical intergration schemes. As metal forming examples, upsetting and backward extrusion are taken for comparison among the methods: various element types and numerical integration schemes. Comparison is made in terms of stability and efficiency in element behavior and computational efficiency and a new scheme of adaptive directional reduced integration is introduced. As a result, the finite element computation has been stabilized from the viewpoint of computational time, convergency, and numerical instability.