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- 저자 : 최일국 (검색결과 2 건)
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금속 성형 공정에 있어서 상계법은 소재의 성형에 필요한 하중을 과대 평가하는 실용적으로 유용한 해석법이다. 그러나 상계해를 이용하여 금형 설계에 필요한 공구에 작용하는 압력을 예측하는 것에 어려움이 있다. 본 연구에서는 상계해를 이용하여 금속 성형 공정에서 공구에 작용하는 압력을 계산하는 새로운 방법을 제안한다. 제안한 방법의 타당성을 평가하기 위하여 평면변형 인발공정과 단조공정 그리고 내부변형을 가지는 평면변형 압출공정에 적용하였다. 상계해석을 위하여 강체 삼각형 요소와 내부변형을 가지는 사각형 및 사다리꼴 형상의 요소로 구성된 동적 가용 속도장을 이용하였다. 동적 가용 속도장을 이용하여 각 요소 경계면에서의 속도 불연속량을 구성한다. 이때 속도 불연속량은 절대값을 포함하고 있으므로 총 에너지 소비율 최소조건을 만족시킬 때의 변수들을 이용하여 절대값 기호를 제거한다. 총 에너지 소비율을 구성하고, 각각의 소재와 금형 및 펀치에 작용하는 가상 수직 속도 성분으로 미분하여 금형 및 펀치에 작용하는 수직 압력의 상계해석 수행한다. 제안한 방법의 타당성을 검증하기 위하여 간단한 예제에 적용해 보았다. 이때의 결과를 상용 강소성 유한요소 프로그램인 DEFORM의 해석결과와 비교하였으며 인발공정, 단조공정 및 압출공정에서 제안한 방법의 결과와 잘 일치함을 확인하였다. In metal forming precesses, upper-bound analysis is very practical method because load required manufacturing material is overestimated. But it is limited to determine stresses on tools using upper-bound solution. In this study, a new scheme to calculate the normal pressures on tools based on upper-bound solution is proposed. Plane strain drawing, forging and plane strain extrusion with internal deformation were considered to evaluate the validity of the proposed scheme. For upper-bound analysis, kinematically admissible velocity fields were constructed by using rigid triangle elements, rectangle and trapezoid elements with internal deformation. The total dissipate power was constructed and upper-bound analysis of normal pressures through partial derivative of the total dissipate power with respect to the virtual normal velocity components acting on workpiece, die and punch was carried out. The normal pressures obtained by the proposed scheme were good agreement with the results of rigid plastic FEM(DEFORM). The relative normal pressure and the divided angles within the rigid velocity field satisfying the minimum of total dissipate power were also determined with respect to the semi-die angle in the plane strain drawing process. In the analysis cold forging process, the calculated relative normal pressures satisfying the minimum of total dissipate power by the variation of nodal points within the deformation region were very close to the result of FEM. In the extrusion process, it was found that the relative normal pressure acting on the die is higher than that of the punch.
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