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유한 요소법을 이용한 축대칭 하이드로 미케니칼 디프 드로잉 공정의 해석
양동열,김한경,이항수,김경웅 대한기계학회 1992 대한기계학회논문집 Vol.16 No.5
본 연구에서는 축대칭 형상의 하이드로 미케니칼 디프드로잉 공정을 강소성 유한요소법으로 해석하는 것이다. 본 논문에서는 Fig.1에서 보이는 바와 같은 경우 에 대하여 평두 펀치(flat headed punch)를 사용한 공정을 강소성 유한요소법으로 해 석하였으며 펀치 행정에 따른 챔버내의 압력 및 플랜지부의 압력분포를 구하였다. 접촉부의 처리는 플랜지부의 압력분포를 구하였다. 접촉부의 처리는 Yang등이 제안 한 방법을 적용하였다. 이론해석의 타당성을 알아보기 위하여 금형을 설계, 제작하 고 실험을 수행하여 결과를 비교 검토하였다. The study is concerned with the rigid-plastic element analysis for axisymmetric hydromechanical deep drawing in which the fluid flow influences the metal deformation. Due to the fluid pressure acting on the sheet material hydromechanical deep drawing is distinguished from the conventional deep drawing processes. In considering the pressure effect, the governing equation for fluid pressure is solved and the result is reflected on the global stiffness matrix. The solution procedure consists of two stages ; i.e., initial bulging of the sheet surface before the initiation of steady fluid flow in the flange and fluid-lubricated stage. The problem is decoupled between fluid analysis and analysis of solid deformation by deformation by iterative feedback of mutual computed results. The corresponding experiments are carried out for axisymmetric hydro-mechanical deep drawing of annealled aluminium sheet as well as for deep drawing. It has been shown from the experiments that the limit drawing ratio for hydro-mechanical deep drawing is improved as compared with deep drawing. The computed results are in good agreement with the experiment for variation of punch head and chamber pressure with respect to the punch travel and for distribution of thicknees strain. It is thus shown that the present method of analysis can be effectively applied to the analysis of axisymmetric hydro-mechanical deep drawing processes.
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양동열,이항수 대한기계학회 1993 대한기계학회논문집 Vol.17 No.1
본 연구에서는 에너지법으로 축대칭 박판성형 공정을 해석할 때, Lee와 Yang 이 제안한 방법을 적용함에 있어 굽힘효과를 효과적으로 고려할 수 있는 방법을 제안 하고 축대칭 컵드로잉 공정을 해석하여 본 이론의 타당성을 입증하고자 한다. 굽힘 효과는 박판소재를 몇개의 층(layer)으로 나눈 뒤, 각 층에서 소비되는 변형에너지를 합하여 전체 에너지를 최소화시킴으로써 고려하였다. 해석시 펀치 목부분과 다이목 부분에서의 접촉압력은 각각 균일한 분포를 갖는 것으로 가정하였다. 본 이론의 타 당성을 입증하기 위하여 계산결과를 실험치 및 탄소성 유한요소해석 결과와 비교하였 다. A systematic approach of the energy method is proposed for analysis of axisymmetric deep drawing in which the total deforming region is divided into five sections by the geometric characteristic. The corresponding solution is found through optimization of the total energy dissipation with respect to some parameters assumed in the kinematically admissible velocity field defined over each region. The sheet blank is divided into three-or five-layers to consider the bending effect. For the evaluation of frictional energy, it is assumed that the blank holding force acts on the outer rim of the flange and that the contact pressure acting on punch shoulder or die shoulder has uniform distributions, respectively. The computed results by the present method are compared with the experiment and the computed results by the elastic-plastic finite element method for the distribution of thickness strain and the relation between the punch stroke and punch load. The results for the case of multi-layers show better agreements than for the case of a single layer in load vs. stroke relation and strain distribution. It is thus shown that the multi-layer technique can be effectively employed in analyzing axisymmetric deep drawing in connection with the energy method.
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유체압력이 제어되는 축대칭 하이드로포밍에 대한 강소성 유한요소 해석
양동열,권혁주,정완진,노태성 대한기계학회 1990 대한기계학회논문집 Vol.14 No.3
본 연구에서는 축대칭 하이드로포밍 공정을 강소성 유한요소법을 이용하여 이 론적으로 해석하여 응력분포, 변형도 분포등을 구하였다.CNC 하이드로포밍프레스를 이용하여 냉간 압연강판에 대하여 실험을 수행하고 수치해석결과와 비교하고 이로부터 하이드로포밍의 성형성에 대하여 논의하였다. The study is concerned with the analysis of axisymmetric hydroforming with controlled pressure by the rigid-plastic finite element method. The finite element method is employed to obtain the detailed information including the distribution of stresses and strains and geometry changes. Experiments are carried out for hydroforming of cold-rolled steel sheets with the developed CNC hydroforming press which is pressure-controlled according to the fluid pressure vs.-stroke relationship given by the upper bound. Four types of punches are used for the experiments. The computed results are in good agreements with the experimental observation in geometric change and thickness variation. The present analysis permits the prediction of stresses, strains, geometric changes. The effects of Lankford value and workhardening exponent on thickness strains in hydroforming are also discussed. It is thus shown that the present method can be applied to the effective design of axisymmetric hydrooforming processes.
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3차원 변형을 고려한 클로버 형상 소재의 업세팅 단조해석
양동열,김종호 대한기계학회 1986 대한기계학회논문집 Vol.10 No.4
본 연구에서는 소재의 3차원 변형, 즉 평면변형(sidewise spread)과 벌징변형 을 동시에 고려할 수 있는 간단한 동적가용 속도장을 제안하고 이를 클로버(clover) 시편의 업세팅 단조 해석에 적용해보기로 한다. 상계이론에 의한 전체 에너지 소비 율을 최소화시키면서 그때 그때의 높이 감소에 따른 단조 하중과 변형 형상을 구한다. 실험은 SM15C 탄소강을 이용하여 시편의 형상과 윤활조건을 바꿔가면서 상온에서 수행 한다.
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플랜징 공정 의 성형한계 에 대한 이론 및 실험적 연구
양동열,박승교 대한기계학회 1985 대한기계학회논문집 Vol.9 No.6
본 논문에서는 스트레치 플랜징과 슈링크 플랜징에 대하여 각 공정에서의 성 형한계를 이론적으로 구하여 이를 실험과 비교검토함으로써 효과적인 성형한계예측 방 법을 개발하는데 주안점이 있다. 스트레치 플랜징의 경우는 Wang과 Wenner의 연구에 서 얻어진 결과를 이용하여 여기에 기본적인 네킹(Necking)이론을 적용하여 성형한계 를 구하도록 한다. 한편 슈링크 플랜징의 성형한계 해석을 위해서는 Wang과 Wenner 의 스트레치 플랜징에 대한 해석방법을 응용발전시켜 응력 및 변형도등을 계산하고 주 름현상해석을 위해서 Yu 및 Johnson이 도입했던 좌굴계수(Buckling Modulus)개념을 이 용하여 미소 각변위(angular displacement)동안 플랜지부에서 생기는 굽힘에너지와 소 성변형에너지를 비교하는 판별조건을 써서 슈링크 플랜징의 성형 한계를 해석하고자 한다.아울러 각 공정에서의 이론 해석결과들을 성형실험에서 얻어진 값들과 비교 검토하도록 한다. The study is concerned with the analysis of flanging as a sheet metal working process. In terms of mechanics, the flanging process can be divided into two groups, i.e, shrink flanging and stretch flanging. In this study, the shrink flanging process is analyzed by using the proposed energy criterion and the forming limit is found for the process. The forming limit for stretch flanging is also found by employing the neckind theory. Experiments are carried out for both processes. Approximate forming limits are obtained from the experiments. An approximate method to calculate the punch force is proposed and the computed results are compared with the experimental results. It is shown that there are good agreements in forming limits and punch forces between theory and experiments.
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