[학위논문]자동차용 강판의 변형 모드에 따라 변형률 속도가 성형성에 미치는 영향 Study on the Influence of the Strain-rate on the Formability in Automobile Steel Sheet Forming according to Deformation modes원문보기
최근 환경문제로 인해 이산화탄소 배출 규제가 엄격해 지면서 차량 경량화가 중요시 되고 있다. 경량화 및 차량 충돌 안정성을 동시에 확보하기 위해 고장력 강판의 사용이 증대되고 있다. 하지만 고장력 강판은 낮은 연신률로 인해 성형의 어려움이 있다. 판재 성형의 성형성에 영향을 미치는 인자로는 블랭크 홀딩력, 마찰 및 윤활, 변형률속도 등이 있다. 변형률속도란 시간에 대한 변형률의 변화률을 말하며, 변형률속도에 따라 재료의 유동응력이 변한다. 따라서 변형률속도가 성형성에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 2축 ...
최근 환경문제로 인해 이산화탄소 배출 규제가 엄격해 지면서 차량 경량화가 중요시 되고 있다. 경량화 및 차량 충돌 안정성을 동시에 확보하기 위해 고장력 강판의 사용이 증대되고 있다. 하지만 고장력 강판은 낮은 연신률로 인해 성형의 어려움이 있다. 판재 성형의 성형성에 영향을 미치는 인자로는 블랭크 홀딩력, 마찰 및 윤활, 변형률속도 등이 있다. 변형률속도란 시간에 대한 변형률의 변화률을 말하며, 변형률속도에 따라 재료의 유동응력이 변한다. 따라서 변형률속도가 성형성에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 2축 인장시험, 평면변형 시험, 딥드로잉 시험용 금형을 제작하고 성형속도를 제어해 성형함으로써 변형모드에 따라 변형률속도가 성형성에 어떤 영향을 미치는지 알아본다. 실험에 사용된 금형은 성형시험 규격을 참고하여 설계되었으며, 변형모드를 확인하기 위해 3차원 변형률 측정기인 ARGUS를 사용해 변형률을 측정하였다. 유한요소해석에서 재료의 동적물성을 표현하기 위해 동적유한요소법을 사용하는 LSDyna 3D를 사용하여 성형해석을 진행하였다. LSDyna 3D에는 변형률속도를 고려한 재료의 물성 구성방정식인 Cowper-Symonds model, Johnson-Cook model이 존재하지만 실제 실험에서 보이는 특징인 유동곡선의 기울기 감소를 표현하지 못하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 동적물성실험데이터를 표현하기 위해 LSDyna 3D의 재료모델 중 strain-stress의 관계를 관계식이 아닌 조각 선형 데이터(piecewise linear data)로 직접 입력하는 방법을 사용했다. 그중에서도 strain-stress 데이터를 변형률속도 별 테이블로 입력하는 방법을 사용해 현재의 변형률속도에 따라 다른 strain-stress데이터를 사용할 수 있게 하였다. 고속물성데이터 센터의 SGACUD 0.7t 인증표준데이터를 사용하여 변형률속도를 고려한 해석 방법을 통해 실험에서 진행된 3가지 경우의 변형모드 실험에 대해 성형해석을 수행하였다. 본 연구 결과를 통해 판재 성형에서 발생하는 변형모드에 따라 변형률속도가 성형성에 미치는 영향이 다르다는 것을 확인하였고, 변형 모드 별로 변형률속도의 제어를 통해 성형성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
최근 환경문제로 인해 이산화탄소 배출 규제가 엄격해 지면서 차량 경량화가 중요시 되고 있다. 경량화 및 차량 충돌 안정성을 동시에 확보하기 위해 고장력 강판의 사용이 증대되고 있다. 하지만 고장력 강판은 낮은 연신률로 인해 성형의 어려움이 있다. 판재 성형의 성형성에 영향을 미치는 인자로는 블랭크 홀딩력, 마찰 및 윤활, 변형률속도 등이 있다. 변형률속도란 시간에 대한 변형률의 변화률을 말하며, 변형률속도에 따라 재료의 유동응력이 변한다. 따라서 변형률속도가 성형성에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 2축 인장시험, 평면변형 시험, 딥드로잉 시험용 금형을 제작하고 성형속도를 제어해 성형함으로써 변형모드에 따라 변형률속도가 성형성에 어떤 영향을 미치는지 알아본다. 실험에 사용된 금형은 성형시험 규격을 참고하여 설계되었으며, 변형모드를 확인하기 위해 3차원 변형률 측정기인 ARGUS를 사용해 변형률을 측정하였다. 유한요소해석에서 재료의 동적물성을 표현하기 위해 동적유한요소법을 사용하는 LSDyna 3D를 사용하여 성형해석을 진행하였다. LSDyna 3D에는 변형률속도를 고려한 재료의 물성 구성방정식인 Cowper-Symonds model, Johnson-Cook model이 존재하지만 실제 실험에서 보이는 특징인 유동곡선의 기울기 감소를 표현하지 못하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 동적물성실험데이터를 표현하기 위해 LSDyna 3D의 재료모델 중 strain-stress의 관계를 관계식이 아닌 조각 선형 데이터(piecewise linear data)로 직접 입력하는 방법을 사용했다. 그중에서도 strain-stress 데이터를 변형률속도 별 테이블로 입력하는 방법을 사용해 현재의 변형률속도에 따라 다른 strain-stress데이터를 사용할 수 있게 하였다. 고속물성데이터 센터의 SGACUD 0.7t 인증표준데이터를 사용하여 변형률속도를 고려한 해석 방법을 통해 실험에서 진행된 3가지 경우의 변형모드 실험에 대해 성형해석을 수행하였다. 본 연구 결과를 통해 판재 성형에서 발생하는 변형모드에 따라 변형률속도가 성형성에 미치는 영향이 다르다는 것을 확인하였고, 변형 모드 별로 변형률속도의 제어를 통해 성형성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
Recently, it becomes more and more important to reduce the weight of automobile as the international environmental regulation becomes stricter. The use of HSS(high strength steel) is increasing to secure light-weight and car crush safety at the same time. However, there are problems in forming HSS b...
Recently, it becomes more and more important to reduce the weight of automobile as the international environmental regulation becomes stricter. The use of HSS(high strength steel) is increasing to secure light-weight and car crush safety at the same time. However, there are problems in forming HSS because of its low ductility. The factors that influence on the formability of sheet forming are blank holding force, friction, lubrication, strain-rate and so on. Strain-rate is the rate of change in strain of a material with respect to time. Also, flow stress of the material is changed with changes of strain-rate. Therefore the influence of strain-rate on formability is needed to study. In this study, the die sets of biaxial stretching test, plane strain stretching test and circle cup deep drawing test are manufactured and conducted with different forming speed to analyse how the strain-rate affect the formability according to deformation modes. The die sets used in experiments are designed with respect to the standard of formability test and deformation modes are estimated by 3D strain measuring device named ARGUS. LSDyna 3D using dynamic explicit code is used as a finite element analysis simulator to consider dynamic material properties. Cowper-Symonds model and Johnson-Cook model, material constitutive equations with respect to strain rate effects, are built in LSDyna 3D but they cannot express decreasing slope of flow curves that are shown in experiments. In this study, therefore, the relation between strain and stress is expressed by piecewise linear data not equations to consider dynamic material properties date. In this approach, a different flow curve is applied according to current strain-rate. Also, forming simulation with SGACUD 0.7t from 'High-speed material properties center' is performed for three deformation modes which are the same with experiments. As a result of this study, it shown that the influence of strain-rate on formability is different according to deformation modes and the formability can be improved by applying appropriate strain-rate.
Recently, it becomes more and more important to reduce the weight of automobile as the international environmental regulation becomes stricter. The use of HSS(high strength steel) is increasing to secure light-weight and car crush safety at the same time. However, there are problems in forming HSS because of its low ductility. The factors that influence on the formability of sheet forming are blank holding force, friction, lubrication, strain-rate and so on. Strain-rate is the rate of change in strain of a material with respect to time. Also, flow stress of the material is changed with changes of strain-rate. Therefore the influence of strain-rate on formability is needed to study. In this study, the die sets of biaxial stretching test, plane strain stretching test and circle cup deep drawing test are manufactured and conducted with different forming speed to analyse how the strain-rate affect the formability according to deformation modes. The die sets used in experiments are designed with respect to the standard of formability test and deformation modes are estimated by 3D strain measuring device named ARGUS. LSDyna 3D using dynamic explicit code is used as a finite element analysis simulator to consider dynamic material properties. Cowper-Symonds model and Johnson-Cook model, material constitutive equations with respect to strain rate effects, are built in LSDyna 3D but they cannot express decreasing slope of flow curves that are shown in experiments. In this study, therefore, the relation between strain and stress is expressed by piecewise linear data not equations to consider dynamic material properties date. In this approach, a different flow curve is applied according to current strain-rate. Also, forming simulation with SGACUD 0.7t from 'High-speed material properties center' is performed for three deformation modes which are the same with experiments. As a result of this study, it shown that the influence of strain-rate on formability is different according to deformation modes and the formability can be improved by applying appropriate strain-rate.
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