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직접미분 설계민감도 해석을 이용한 박판금속성형 공정변수 최적화 (I) -설계민감도 해석 -
Optimum Design of the Process Parameter in Sheet Metal Forming with Design Sensitivity Analysis using the Direct Differentiation Approach (I) -Design Sensitivity Analysis- 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.26 no.11 = no.206, 2002년, pp.2245 - 2252  

김세호 (현대자동차(주) 선행해석팀) ,  허훈 (한국과학기술원 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Design sensitivity analysis scheme is proposed in an elasto -plastic finite element method with explicit time integration using a direct differentiation method. The direct differentiation is concerned with large deformation, the elasto-plastic constitutive relation, shell elements with reduced integ...

주제어

#탄소성 유한요소법   #설계민감도 해석   #박판성형공정  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 정확한 결과를 얻기 위한 섭동량의 범위는 일반적 인 탄성문제보다 매우 작으며, 최 적설계시 유한차분법을 사용할 경우 매우 큰 오차가 발생할 수 있는 위험이 커짐을 의미한다. 복잡한 접촉을 고려하여야 하는 박판성형공정에서 유한차분법으로 민감도를 구하는 것이 매우 어렵다고 알려져 있고, '' 본 예제에서도 그 사실을 확인할 수 있었으며, 본 논문에서는 직접미분법을 사용하는 타당성을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 외연적 탄소성 유한요소 수식화로부터 민감도 해석을 수행하였다. 민감도 해석을 위하여 셸요소를 이용한 기본 지배 방정식 및 접촉의 민감도 수식화를 수행하였고, 이를 바탕으로 프로그램을 개발하였다.
  • 본 논문에서는 외연적 탄소성 유한요소 수식화를 이용한 해석에서의 민감도 해석을 수행하였다. 유한요소로는 대변형을 고려한 셸요소를 이용하였고, 평면이방성이 고려된 소성 구성방정식, 마찰접촉을 고려하여 수식화하였다.
  • 개발한 민감도 해석 프로그램을 이용하여 박판성형공정의 예제들을 해석하여 제안한 민감도 수식화의 타당성과 정확성을 검증하였다. 특히 성형공정 시에 발생하는 파단 또는 주름발생 시에 제안한 수식화가 정확한지에 관한 검토를 수행하였다.

가설 설정

  • 해석에 사용된 박판의 탄성계수는 200 GPa, 푸아송비는 0.3, 초기 두께는 1.0 mm이며, 재료는 등방성 탄소성을 만족한다고 가정하였다. 유동응력 곡선은 ct = 600(£r + 0.
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참고문헌 (12)

  1. Lee, T. H. and Arora, J. S., 1995, 'A Computational Method for Design Sensitivity Analysis of Elastoplastic Structures,' Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., Vol. 122, pp. 27-50. 

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  2. Cho, S. and Choi, K. K., 2000, 'Design Sensitivity Analysis and Optimization of Non-linear Transient Dynamics. Part II-Configuration Design,' Int. J. Numer. Meth. Engng., Vol. 48, pp. 375 -399 

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  3. Zabaras, N., Bao, Y., Srikanth, A. and Frazier, W. G., 2000, 'A Continuum Lagrangian Sensitivity Analysis for Metal Forming Processes with Application to Die Design Problems,' Int. J. Numer. Meth. Engng., Vol. 48, pp. 679-720 

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  4. Ghouati, O. and Gelin, J. C., 1998, 'Sensitivity Analysis in Forming Processes,' Int. J. Forming Processes, Vol. 1, pp. 297-322 

  5. Kleiber, M., Antunez, H., Hien, T. D. and Kowalczyk, P., 1997, Parameter Sensitivity in Nonlinear Mechanics - Theory and Finite Element Computations, John Wiley & Sons Ltd, Chichester 

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  9. Hill, R., 1950, The Mathematical Theory of Plasticity, Oxford, Claredon Press 

  10. Simo, J. C. and Taylor, R. L., 1986, 'A Return Mapping Algorithm for Plane Stress Elasto-plasticity,' Int. J. Numer. Meth. Engng., Vol. 22, pp. 649 - 670 

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  11. Chen, X., 1994, Nonlinear Finite Element Sensitivity Analysis for Large Deformation Elasto-plastic and Contact Problems, Ph. D. Dissertation, University of Tokyo 

  12. Makinouchi, A., Nakamachi, E., Onate, E. and Wagoner, R. H., 1993, Proceedings of the 2nd International Conference NUMISHEET'93, Ishihara 

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