최근의 자동차 산업에서 경량화 및 충돌 안전을 위한 설계가 핵심으로 대두되고 있으며 이러한 경량차체 구조설계의 신뢰성을 확보하기 위하여 차체 구조의 대부분을 차지하고 있는 박판 금속의 변형률 속도 의존 물성치가 필요하지만 이에 대한 실험이 많이 진행되지 않았으며, 특히 500 /sec 이하의 준고속 변형률 속도 범위에 대한 실험이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 열간 압연장치(hot rolling simulator)에 하중 및 변위 측정 장치를 설치하고 인장 실험용 ...
최근의 자동차 산업에서 경량화 및 충돌 안전을 위한 설계가 핵심으로 대두되고 있으며 이러한 경량차체 구조설계의 신뢰성을 확보하기 위하여 차체 구조의 대부분을 차지하고 있는 박판 금속의 변형률 속도 의존 물성치가 필요하지만 이에 대한 실험이 많이 진행되지 않았으며, 특히 500 /sec 이하의 준고속 변형률 속도 범위에 대한 실험이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 열간 압연장치(hot rolling simulator)에 하중 및 변위 측정 장치를 설치하고 인장 실험용 지그를 제작하여 중 변형률 속도 범위에서 변형률 속도 변화에 따른 고속 인장실험을 수행할 수 있는 적합한 실험 장비를 구성하였으며, 임시 시편을 제작하여 구성된 장치를 통해 변형률 속도 40 /sec까지 실험을 수행하여 변형률 속도 범위, 하중 및 변위 측정 장치의 신호를 실험을 통하여 확인하였다. 정적 인장실험과는 다르게 고속 인장실험의 경우, 시편에 대한 명확한 규격이 규정되어있지 않기때문에 실험에 사용될 시편의 설계를 목적으로 소성예측-탄성보정법에 secant 축차 과정을 도입하여, 평면 응력 조건을 만족시키는 외연적 시간 적분을 이용한 2차원 탄소성 유한요소 프로그램을 구성하였으며 이를 이용하여 시편의 고속 인장실험에 대하여 유한요소 해석을 수행하였다. 구성방정식은 변형률 속도의 영향을 표현하기 위하여 Johnson-Cook 구성 방정식을 사용하였다. 시편의 설계를 위하여 시편의 기본 형상에 대하여 표점길이(L), 폭(W), 곡률반경(R)을 형상인자로 정하고 형상인자에 대한 효과를 분석하였다. 이러한 형상인자의 효과를 바탕으로 실제 실험에사용될 시편을 결정하였다.
최근의 자동차 산업에서 경량화 및 충돌 안전을 위한 설계가 핵심으로 대두되고 있으며 이러한 경량차체 구조설계의 신뢰성을 확보하기 위하여 차체 구조의 대부분을 차지하고 있는 박판 금속의 변형률 속도 의존 물성치가 필요하지만 이에 대한 실험이 많이 진행되지 않았으며, 특히 500 /sec 이하의 준고속 변형률 속도 범위에 대한 실험이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 열간 압연장치(hot rolling simulator)에 하중 및 변위 측정 장치를 설치하고 인장 실험용 지그를 제작하여 중 변형률 속도 범위에서 변형률 속도 변화에 따른 고속 인장실험을 수행할 수 있는 적합한 실험 장비를 구성하였으며, 임시 시편을 제작하여 구성된 장치를 통해 변형률 속도 40 /sec까지 실험을 수행하여 변형률 속도 범위, 하중 및 변위 측정 장치의 신호를 실험을 통하여 확인하였다. 정적 인장실험과는 다르게 고속 인장실험의 경우, 시편에 대한 명확한 규격이 규정되어있지 않기때문에 실험에 사용될 시편의 설계를 목적으로 소성예측-탄성보정법에 secant 축차 과정을 도입하여, 평면 응력 조건을 만족시키는 외연적 시간 적분을 이용한 2차원 탄소성 유한요소 프로그램을 구성하였으며 이를 이용하여 시편의 고속 인장실험에 대하여 유한요소 해석을 수행하였다. 구성방정식은 변형률 속도의 영향을 표현하기 위하여 Johnson-Cook 구성 방정식을 사용하였다. 시편의 설계를 위하여 시편의 기본 형상에 대하여 표점길이(L), 폭(W), 곡률반경(R)을 형상인자로 정하고 형상인자에 대한 효과를 분석하였다. 이러한 형상인자의 효과를 바탕으로 실제 실험에사용될 시편을 결정하였다.
The strain-rate dependent mechanical properties of a sheet metal are indispensable for the reliability of the light-weight design and the crashworthiness of auto-body because the mechanical properties are remarkably changed by the level of the strain-rates. Since the level of the strain-rate in the ...
The strain-rate dependent mechanical properties of a sheet metal are indispensable for the reliability of the light-weight design and the crashworthiness of auto-body because the mechanical properties are remarkably changed by the level of the strain-rates. Since the level of the strain-rate in the crash analysis is between 10 /sec and 500 /sec, an appropriate experimental method has to be developed in order to acquire the material properties at the corresponding strain-rate In this study, an experimental apparatus is developed with the servo-hydraulic press (HRS: Hot Rolling Simulator) that guarantees the fast crosshead speed. The apparatus is , capable of the tension test at intermediate strain rates ranged form 1 /sec to 300 /sec. Experiments are carried out between the strain-rate of 4 /sec and 40 /sec to investigate the capacity of the apparatus and the limit of strain rate that can be obtained with the apparatus. It is confirmed that well performed the apparatus from the result of experiments. Design the specimen is important to perform the experiment because there is not standard tension specimen for the dynamic test. Numerical simulations are carried out in order to determine the dimensions and the shape of the specimen with an elasto-plastic explicit finite element method. Finite element simulations are carried out to investigate the effect of the variation of geometric parameters in specimen such as the gauge length, the width and the fillet radius. Optimum dimensions are determined for standard specimens at the various strain- rates considering the effect of parametric variation and the crosshead speed of a press.
The strain-rate dependent mechanical properties of a sheet metal are indispensable for the reliability of the light-weight design and the crashworthiness of auto-body because the mechanical properties are remarkably changed by the level of the strain-rates. Since the level of the strain-rate in the crash analysis is between 10 /sec and 500 /sec, an appropriate experimental method has to be developed in order to acquire the material properties at the corresponding strain-rate In this study, an experimental apparatus is developed with the servo-hydraulic press (HRS: Hot Rolling Simulator) that guarantees the fast crosshead speed. The apparatus is , capable of the tension test at intermediate strain rates ranged form 1 /sec to 300 /sec. Experiments are carried out between the strain-rate of 4 /sec and 40 /sec to investigate the capacity of the apparatus and the limit of strain rate that can be obtained with the apparatus. It is confirmed that well performed the apparatus from the result of experiments. Design the specimen is important to perform the experiment because there is not standard tension specimen for the dynamic test. Numerical simulations are carried out in order to determine the dimensions and the shape of the specimen with an elasto-plastic explicit finite element method. Finite element simulations are carried out to investigate the effect of the variation of geometric parameters in specimen such as the gauge length, the width and the fillet radius. Optimum dimensions are determined for standard specimens at the various strain- rates considering the effect of parametric variation and the crosshead speed of a press.
주제어
#tension test intermediate strain rate finite element method 변형률 속도 인장실험 시편형상
학위논문 정보
저자
송정한
학위수여기관
한국과학기술원
학위구분
국내석사
학과
기계공학전공
지도교수
허훈,Huh, Hoon
발행연도
2002
총페이지
xiii, 79 p.
키워드
tension test intermediate strain rate finite element method 변형률 속도 인장실험 시편형상
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