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.
The explicit scheme for finite element analysis of sheet metal forming problems has been widely used for providing practical solutions since it improves the convergency problem, memory size and computational time especially for the case of complicated geometry and large element number. The explicit schemes in general use are based on the elastic-plastic modelling of material requiring large computation time. In the present work, rigid-plastic explicit finite element method is introduced for analysis of sheet metal forming processes in which plane strain normal anisotropy condition can be assumed by dividing the whole piece into sections. The explicit scheme is in good agreement with the implicit scheme for numerical analysis and experimental results of auto-body panels. The proposed rigid-plastic explicit finite element method can be used as robust and efficient computational method for prediction of defects and forming severity.
Three-dimensional rigid-plastic finite element formulation based on the membrane theory was described and a computer program for large deformation analysis was developed. In the formulation, normal and planar anisotropy of sheet material and rotation of the principal axes of anisotropy was taken into consideration. Sheet metal was assumed to be rigid-plastic material obeying Hill's quadratic yield criterion and its associated flow rule. Deep drawing process, as a preliminary test, for normal anisotropic material was analyzed in order to examine the validity of developed finite element program. The results were consistent with the existing finite element solutions or experimental data. The present study was mainly concerned with the influence of planar anisotropy on deformation behaviour. Finite element analysis and experiment were carried out for the whole process of deep drawing of planar anisotropic material. The computational and experimental results on the shape of ear, strain distribution and punch load were in good agreement.
The finite element method, based on rigid-plastic formulation, is widely used to simulate metal forming processes. In order to improve the computational efficiency of the rigid-plastic FEM, one-point integration is used to evaluate the stiffness matrix with four-node rectangular elements and eight-node brick elements. In order to control the hourglass modes, hourglass strain rate components were introduced and included in the effective strain rate definition, Numerical tests have shown that the proposed one-point integration scheme reduces the stiffness matrix evaluation time without deteriorating the convergence behavior of Newton-Raphson method. Simulations of a ring compression, a plane-strain closed-die forging and the three-dimensional spike forging processes were carried out by using the proposed integration method. The simulation results are compared to those obtained by applying the conventional integraiton method in terms of the solution accuracy and computational efficiency.
아이어닝 공정은 제품의 치수정밀도가 정확하게 조절괴는 정밀 금속 성형공정이다. 아이어닝 공정은 대개 냉간상태에서 행하여지며 그리고 때로는 단공정 대신에 다단식이 적 용된다. 본연구의 목적은 강소성 유한 요소법으로 단공정과 다단식 아이어닝 공정을 해석하 여 아이어닝 공정에 대한 적절한 설계변수와 최적 설계조건을 찾는데 있다. 본 연구에서는 공정설계게 있어서 공정변수를 다이의 원추각과 단의 개수로 주었다. 본 해석에서는 단공정 아이어닝과 다단식 아이어닝 공정의 성형하중, 응력과 변형도 분포 그리고 격자 변형을 계 산하였다 그리고 이 값들에 대한 공정 변수의 영향을 검토한 결과 성형하중과 격자 변형에 있어서 계산 결과와 잘 일치하였다.
Bevel gears are important mechanical parts to transmit power in transportation system high precision parts like bevel gears might be manufactured by closed die forging process for dimensional accuracy. Closed die forging of bevel gears offers the high quality and good mechanical properties and also leads to considerable cost saving. To determinate the proper closed-die forging process for bevel gear forms, three-dimensional finite element simulation for the progressive forging process was earned out and also the simulation results were compared with experimental results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제28권1호
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pp.83-89
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2004
Flare nut is an important Part that used to joint a brake tube-end in automobiles. It was made of SWCH 10A by machining. But we studied to make it by metal forming. The main focus of this paper is to investigate an optimal forging processes for flare nut using the DEFORM$^{TM}$-3D. commercially available finite element code and tests. Actually an explicit finite element analysis of the flare nut forging processes has been carried out to predict an optimal shape of the flare nut and its results were reflected in the tests of the forging processes design for flare nut. The simulation results which had obtained from finite element analysis were contributed to the forging processes design for flare nut. An optimal shape of nave nut showed agreements with test results. Furthermore. this paper should contribute to a development of the forging process for a variety of parts.s.
Rigid Plasticity Finite Element Analysis is developed for the shapes of dead metal zone and the curving velocity distribution in the eccentric square dies extrusion. The shape of dead metal zone is defined as the boundary surface with the maximum friction constant between the deformable zone and the rigid zone. The curving phenomenon in the eccentric square dies is caused by the eccentricity of square dies. The deviated velocity is changed with the distance form the center of cross-section of the workpiece. The results show that the curving of products and the shapes of the dead metal zone are determined by Rigid Plasticity Finite Element Analysis and that the curvature of the extruded products increases with the eccentricity.
Unlike the drawing of round section from round bar, the shaped drawing like polygonal section is known to have influence not only drawing stress but also comer filling. Therefore, this study analyze the drawing process of suqare rod from round bar using nonsteady state rigid-plastic FEM. To investigate effects of process variables of the drawing process of square rod from round bar, FE-simulations with variety of reduction in area and semi-die angle for a given frictional condition have been conduction. By this results, it has to suggest optimal process condition on the drawing stress and the comer filling. In addition, it has determined forming limit considering necking and bulging.
본 연구에서는 열간박판압연공정에서의 소성유동, 롤압력, 온도분포를 예측하 기 위한 새로운 방법을 제안하고 있다. 제안된 방법은 유한요소 수식화에 바탕을 두 고 있으며 박판의 소성유동과 온도판의 소성유동과 롤-박판 접촉면에서의 롤압력을 예 측하기 위하여 Hwang등이 제안한 벌칙 강소성 유한요소 수식화기법을 제시하였으며 제 안된 방법에 대한 해의 정확도는 문헌에서의 이론해와 시뮬레이션 결과를 비교하여 확 인하였다. 또한 박판에서의 온도장, 속도장과 롤에서의 온도장의 연계해석을 위한 반복계산방법이 제안되었다. 제안된 방법들을 이용하여 다양한 공정에 대한 시뮬레 이션을 수생하였으며 다양한 공정조건에 대한 롤-박판 시스템의 열적특성과 롤간극에 서 박판의 유동특성을 조사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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