최근의 전자통신 및 정밀의료 부품들은 제품의 경량화 및 집적화로 인해 크기는 작으면서도 많은 기능이 요구되어지는 다기능ㆍ소형화 추세에 있다. 따라서, 부품들은 복잡한 형상에 초고기능과 초정밀도가 요구되어 고강도의 재료와 MEMS 및 Nano-technology로 성형ㆍ가공된다. 이러한 방법은 고비용을 요하며 실용화에 많은 문제점을 내포하고 있다. 반면에 이러한 부품들을 생산단가가 저렴한 전통적인 소성가공기술로 생산할 경우에는 부품의 강도 및 정밀도에 한계를 갖게 된다.(중략)
The purpose of this paper is to pursue a general method to determine both the flow stress of a material and the friction factor by ring compression test. The materials are assumed to obey the expanded n-power hardening rule including the strain-rate effect. Ring compression is simulated by the rigid-plastic finite element method to obtain the database used in determining the flow stress and friction factor. The Simulation is conducted for various strain hardening exponent, strain-rate sensitivity, friction factor, and compressing speed, as variables. It is assumed that the friction factor is constant during the compression process. To evaluate the compatibility of the database, experiments are carried out at room and evaluated temperature using specimens of aluminum 6061-T6 under dry and grease lubrication condition. It is shown that the proposed test method is useful and easy to use in determining the flow stress and the friction factor.
본 논문에서는 Chen, Kobayashi에 의한 강소성 유한요소법 프로그램을 이용하 여 마찰조건 및 형상비(H$_{O}$/D$_{O}$)가 0.75, 1.0, 1.5에 따른 금형 접촉면상의 응력분포 및 반경방향 증분량 그리고 번형률 분포 등을 고찰하고 실제로 알루미늄과 .alpha.-황동의 두 종류 재료를 사용하여 이론과 동일한 마찰조건과 형상비에 대해 실험함 으로써 그 변형 특성을 F.E.M. 결과와도 비교 고찰하였다. 또한 시편 실험에서 파괴 시까지 실험하여 그 형상도 살펴보았으며 이전 연구와도 비교하여 보았다.
활성금속 브레이징 방법으로 스테인레스 스틸과 질화규소를 접합하여 기계적 특성 및 유한요소법을 사용하여 접합체에서 발생되는 잔류응력의 크기를 조사하였다. 고강도 접합체를 제조하기 위하여 연성금속인 Cu 및 Cu/Mo 적층체를 중간재로 사용하였으며, 중간재의 두께 및 구조에 따라 접합체에서 발생되는 잔류응력의 크기 및 분포가 접합강도에 미치는 영향에 관하여 조사하였다.중간재인 Cu의 두께가 0.2mm 일대 세라믹스에 발생되는 최대 잔류응력의 크기가 급격히 감소하였으며, 최대 접합강도가 나타났다. Cu/Mo 다층 중간재를 사용한 접합체에서는 Cu/Mo 두께비가 감소할수록 접합강도는 증가되었다. 스테인레스 스틸/질화규소 접합체에서 Cu/Mo 중간재의 사용은 Cu 중간재 사용보다 접합강도를 증가시키는데 효과적이었으며, 최대 접합강도는 450Mpa 정도이었다. Cu/Mo 중간재를 사용한 접합체에서는 Mo에 최대 인장방향의 잔류응력이 발생하여 강도 측정시 Mo의 지배적인 소성변형으로 잔류응력이 감소되어 접합체의 접합강도를 향상시키는 것으로 생각된다.
자동차 디젤 분사장치의 하우징인 튜브 인젝터는 부품의 특성상 내식성, 내산화성, 강도 등을 필요로 하는 STS소재를 주로 사용하는데, 기존의 제조방법은 절삭가공이 주류를 이루었다. 그러나 생산성증대 필요성과 소재 이용률향상 및 제품의 고급화를 위하여 정밀냉간단조를 이용한 소성가공 방법이 최근에 시도되고 있다. 본 논문은 최적 정밀냉간단조 성형을 위해 유한요소법을 이용함으로써 정밀냉간 단조 공정 및 금형설계의 기초자료를 제시하였다.
용접법은 선박 생산 공정에 있어서 금속 접합을 위해 가장 많이 사용되고 있다. 용접은 금속 접합을 위해 유용한 방법이지만 국부적 가열, 용융, 냉각으로 이어지는 열하중에 의하여 잔류응력과 잔류변형을 발생시킨다. 잔류응력은 구조물의 강도에 부정적인 영향을 끼치고, 잔류변형은 조립 작업에 부정적인 영향을 끼치게 된다. 그러므로 역학적 방법에 의한 잔류응력과 잔류변형의 예측은 이들을 제어할 수 있는 방법을 작업 전에 제시할 수 있도록 하므로, 선체 강도 확보와 선박 생산성 향상을 위하여 매우 중요한 문제라고 볼 수 있다. 본 논문에서는 이러한 배경에서 용접 현상을 가장 잘 시뮬레이션할 수 있는 방법인 유한요소법을 이용한 3차원 열탄소성 해석을 이용하였다. 열탄소성 해석을 위하여 온도분포를 계산한 후 계산된 온도분포를 이용하여 용접변형 및 응력을 순차적으로 계산하였다. 온도분포 계산을 위하여 용융과정을 엔탈피 방법을 이용하여 구현하였으며, 용접비드의 용입은 요소생성법을 이용하여 구현하였다. 본 연구에서 제안된 해석과정은 기존 연구에서 제시한 실험결과와 정성적으로 일치하는 결과를 주는 것을 확인하였다.
Semi-solid forging can be applied in industry only with enough knowledge of the effects of the forming parameters related with the process and their exact control which can be obtained by empirical or numerical methods. In the current study, the effects of process variables on semi-solid forging are discussed based on mainly numerical results. Die preheating temperature, initial solid fraction of the workpiece, and die velocity were selected as process variables, and numerical analyses using a rigid-thermoviscoplastic finite element approach that considered the release of latent heat due to phase change were carried out. In the analyses, a proposed flow stress material characterization and a solid fraction updating algorithm were employed. The obtained results from numerical analysis are discussed and are compared with some experimental observations.
하중-저항계수 설계법에서 조밀단면은 휨모멘트에 의하여 특정단면이 소성모멘트에 도달하기 전에 복부판과 플랜지에 국부좌굴 및 거더의 횡비틈좌굴이 발생하지 않는 단면으로 정의하고 있다. AASHTO LRFD(2007)에서는 수평보강재를 갖지 않는 단면에 관해서만 조밀단면을 만족하는 복부판의 세장비 규정을 제시하고 있다. 복부판에 설치하는 수평보강재의 역할은 휨 좌굴강도를 증가시키는 것이다. 비록 비보강된 복부판이 조밀단면의 기준을 만족하지 못한다고 할지라도, 적당한 수평보강재를 설치한다면 복부판의 좌굴을 방지할 수 있을 것이다. 그러므로 복부판은 소성모멘트에 도달할 수 있을 것이다. 그러나 AASHTO LRFD(2007)에서는 수평보강재를 설치한 복부판이 조밀단면을 만족하지 못하는 이유에 관하여 분명하게 설명하고 있지 않다. 본 연구에서는 수평보강재를 설치한 복부판에서의 휨에 의한 좌굴과 극한강도거동을 선형과 비선형 유한요소법을 통하여 검토하였다. 비록 조밀단면의 세장비를 만족하지 못하는 복부판이라고 할지라도, 충분한 강성과 적절한 위치에 수평보강재로 보강하면 소성모멘트에 도달할 수 있다는 것을 알아냈다. 비선형해석의 분석을 통해 수평보강재를 갖는 복부판의 조밀단면을 만족하는 새로운 세장비 조건식을 제안하였다.
A rigid-viscoplastic finite element method has been used for modeling superplastic stretch/blow process design to improve thickness distribution. Punch velocity-time relationship of the stretch forming and pressure-time cycle of the blow forming for a given strain rate are calculated. A superplastic material is assumed to be isotropic and a plane-strain line element based on membrane approximation is employed for the formulation. The effects of the width, corner radius and height of the punch during stretch forming are examined for the final thickness distribution, and the process design to improve thickness distribution can be established.
Process design in superplastic forming to produce a Nickel-base jet engine disk has been carried out using the rigid-viscoplastic finite element method. This study aims at deriving systematic procedures in forging of superalloy engine disk, and develops a simple scheme to control strainrate within a range of superplastic deformation during the forging operation. The new process, a pancake type preform being used, is designed to have less manufacturing time, and more even distribution of effective strain in the final product, while the conventional superplastic forging of an engine disk has been produced from a cylindrical billet. The jet engine company, Pratt & Whitney, provided the basic information on the manufacturing process of superplastic forging of a jet engine disk.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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