• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.77-85
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• 2012

막 구조물은 연성의 막에 초기 장력을 주고 외관의 강성을 늘림으로써 외부하중에 안정된 형태를 유지하는 구조물로 두께를 얇게 하여 대공간 구조에 많이 채택된다. 이러한 막 구조는 자유로운 곡선을 표현할 수 있는 특성이 있어, 구조적 형태의 선정은 매우 중요하다. 이에 본 논문에서는 넙스를 기저함수로 하는 비정형 곡면으로 형상을 표현하고, 최적의 곡면 형상 탐색을 위한 대변형 결과값 도출을 위해 기하학적 비선형을 고려한 유한요소해석법을 제안하였다. 또한, 형상 탐색 결과로 나타난 곡면의 형상 근사화의 최소화를 위해 유한 요소망으로 표현된 최종 형상을 다시 넙스로 구현하는 인터페이스 기법을 제안하여, 비정형 막 구조물의 최적 곡면을 표현하였다.

• 유변학
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• 제8권3_4호
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• pp.215-225
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• 1996

평판형의 열가소성 수지를 유리전이온도 이상으로 가열한 다음 압력을 가함으로써 원하는 형상의 제품을 성형하는 열성형공정은 대상 수지가 큰 변형을 일으킬 뿐만 아니라 비선형적 거동을 보이게 된다. 따라서 수지의 변형거동 예측과 최적성형조건의 설정에 많은 어려움과 시행착오를 거치게 되는 바, 열성형 공정의 최적화를 위한 연구의 일환으로 원형 평판위 수지를 대상으로 수지의 부풀림 거동과 이에 따른 두께 분포를 예측할수 있는유한요 소법의 수치모사 알고리듬을 개발하고자 하였다. Piola-Kirchhoff 응력 텐서와 Green 변형 텐서 및 lagrangian 변형 텐서를 사용하여 평판상의 응력-변형에 대한 비선형의 에너지 수 지식을 수립하고 Newton-Raphson 반복수렴법을 이용하여 근사적으로 해석하였으며 수지의 유변학적 구성방정식으로는 neo-Hookean 모델, Mooney-Rivlin 모델 및 Ogden 모델등의 초탄성 모델을 사용하여 그결과를 비교하였다. 수치모사에는 두께가 매우 얇기 때문에 두께 방향의 응력변화를 무시할수 있는 membrane 가정을 도입한 2차원적 해석과 두께 방향의 응력 변화를 고려하는 3차원적 해석을 모두 수행하고 그 차이를 비교하였으며 3차원적 해석 의 경우에는 penalty법을 이용하여 비 압축성을 만족하였다. 일차적으로 내압을 받는 두꺼 운 원통계에 대한 수치모사 해석을 수행하고 완전해와 비교함으로써 개발된 수치모사 알고 리듬의 열성형 공정에의 적용 타당성을 검증하였으며 이를 이용하여 원형 평판의 자유부풀 림거동을 예측한 결과 Treloar 등의 실험결과와 잘 부합함을 확인하였다. 또 간단한 형상의 금형이 있는 경우와 반지름 방향으로의 온도변화에 따른 수지의 변형거동을 해석함으로써 실제 열성형 공정에서 요구되고 있는 성형품의 두께 분포를 균일하게 하기 위한 방안을 제 시하였다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.89-92
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• 2001

A rigid-viscoplastic finite element code for superplastic forming processes has been developed The material is assumed to be isotropic and a modified Coulomb friction law is adopted to explain contact between tool and sheet. This code uses the triangular element based on the membrane approximation and a hierarchical contact searching method is implemented The optimum pressure-time relationships for target strain rate are calculated by several pressure control algorithms. By the analysis, optimum pressure-time curves and deformation behavior are predicted.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.1411-1421
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• 1995

A rigid visco-plastic finite element method has been developed for modeling superplastic forming processes. The optimum pressure-time relationship for a target strain rate and thickness distributions was predicted using two-node line element based on membrane approximation for plane strain and axisymmetric condition. Analysis of superplastic forming was carried out using the developed program and the numerical results were compared to the values available in the literature for plane strain problems. For description of the contact between the dies and sheet, the direct projection method was applied to the complicated problem and the validity of the scheme was tested. Experiments for the various geometries such as hemisphere and cone were performed with the developed forming machine using the calculated optimum pressure-time curves. Comparison between analysis and experiments showed good agreement.

• 소성∙가공
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• 제16권2호
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• pp.138-143
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• 2007

Superplastic forming/diffusion bonding (SPF/DB) processes were analyzed using a 3-D rigid visco-plastic finite element method. A constant-triangular element based on membrane approximation and an incremental theory of plasticity are employed for the formulation. The coulomb friction law is used for interface friction between tool and material. Pressure-time relationship for a given optimal strain rate is calculated by stress and pressure values at the previous iteration step. In order to improve the contact searching, hierarchical search algorithm has been applied and implemented into the code. Various geometries including sandwich panel and 3 sheet shape for 3-D SPF/DB model are analyzed using the developed program. The validity fer the analysis is verified by comparison between analysis and results in the literature.

• 전산구조공학
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• 제9권4호
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• pp.155-163
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• 1996

전통적인 유한요소법을 이용하여 얇은 탄성 구조물을 해석하는 경우, 전단 및 막 록킹에 의하여 해석결과의 품질이 저하될 수 있다. 더욱이 수치결과의 록킹방생 여부를 다른 참고할 만한 자료와 비교하지 않고 감지한다는 것은 그다지 쉽지 않다. 본 논문은 록킹에 대한 이론적 해석과 더불어 후 록킹인식을 위한 신뢰성이 있는 한가지 간단한 방법을 소개하고자 한다. 또한 이론적인 결과를 입증하기 위한 수치결과도 주어져 있다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제11권1호
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• pp.57-65
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• 2008

Superplastic forming/diffusion bonding(SPF/DB) processes with inner contact were analyzed using a 3-D rigid visco-plastic finite element method. A constant-triangular element based on membrane approximation and an incremental theory of plasticity are employed for the formulation. The hierarchical search algorithm for the contact searching has been applied. The algorithms for contact force processing were designed to handle equally well contact between deformable bodies, as well as rigid bodies. The plate of three and four sheets for 3-D SPF/DB model are analyzed using the developed program. The validity for the analysis is verified by comparison between analysis, experiment and results in the literature.

• 한국정밀공학회지
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• 제11권1호
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• pp.129-137
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• 1994

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.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 1999년도 춘계학술대회논문집
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• pp.143-148
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• 1999

Design optimization is performed to calculated the draw-bead force for satisfying the design re-quirements. For an analysis tool a rigid-plastic finite element method with modified membrane element is adopted. response surface methodology is utilized for constructing the approximation surface for the optimum searching of draw bead force in sheet metal forming process. the algorithm developed is ap-plied to a design of the draw bead forces in a deep drawing process. The results show that the design of process parameters is applicable in complex metal forming analysis. It is also noted that the present algo-rithm enhances the stable optimum solution with small times of optimization iteration.

• 오토저널
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• 제12권6호
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• pp.48-59
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• 1990

A finite element program was developed using line elements for simulating the stretch/draw forming operation of an arbitrarily-shaped plane-strain section. An implicit, incremental, updated Lagrangian formulation is employed, introducing a minimum plastic work path assumption for each time step. Geometric and material nonlinearities are also considered within each time step. The finite element equation is based on the mesh-normal, which compatibly describes arbitrary tool surfaces and FEM meshes without depending on the explicit spatial derivatives of tool surfaces. The membrane approximation is adopted under the plane stress assumption. The sheet material is assumed to obey a rigid-viscoplastic constitutive law. The developed program was tested in the die-tryout of typical automotive inner panels. In order to determine a single friction coefficient and boundary length, FEM results and measurements of thinning for a stretched section of final die were compared. After finding analysis parameters, the sheet forming operations of original and final die designs were simulated. Excellent agreement between measured and computed thickness strains was obtained and the developed program was able to identify die designs which were rejected during die tryout.