[논문]유한요소법을 이용한 롤포밍 공정에서의 버클링 해석

김영인; 김종헌; 정영철; 김낙수

doi:10.3795/ksme-a.2003.27.9.1451

유한요소법을 이용한 롤포밍 공정에서의 버클링 해석
Buckling Analysis of Roll Forming Process using Finite element method 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.27 no.9 = no.216, 2003년, pp.1451 - 1456

김영인 (서강대학교 대학원 기계공학과) , 김종헌 ((주) 쉐이프(SHAPE)) , 정영철 ((주) 쉐이프(SHAPE)) , 김낙수 (서강대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In code roll forming processes, the sheet metal strip is gradually and successively bent into a desired profile. Occurrence of buckling is one of the major defects. Buckling may occur due to longitudinal stress and it is difficult to predict buckling behavior. In this study an analytical method for buckling behavior during roll forming is proposed. All numerical simulations are performed by finite element analysis. The behavior of buckling can be predicted with the simulation modeling of the finite element method.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

로 나누어져 있으며 변화부의 크기를 조정하면서버클링의 영향을 검증하고자 한다..
본 연구에서는 박판성형 공정에서 밡생하는 큰 결함 중의 하나인 버클링 현상을 유한요소해석으로 구명하고가 한다. 강소성 片시 R *用 " 이七 자7 _길 이 방향 의 변 형 률 올 구 하丄_{, 주丁比*세}:i 기 다른 크기의 길이 방향 珂 ;3 ;:- '] "」녈寸 시;, 평형을 이루며 소재를 성형하므로 잔류응력을 소제 에 적 용 시 켜 유 한요소 헤석 으로 비클링 현상율에 , 4 한다.
Table 1 은 해석공정 조건으로, 이를 토대로 롤포밍 해석을 수행하여 출구에서의 길이방향 변형룔을 얻고 그 값을 토대로 각 요소에 잔류응력의 형태로 적용하여 버클링 해석을 하였다. 실험 결과와 유한요소법으로구한 버클링 해석에 대해 휨 (Bowing)과 비틀림 (Twist) 결과를 비교하여 해석방법의 타당성을 검증하고자 힌다.

가설 설정

l. : 벽면 상부 길이 t : 벽면 하부 길이식 (⑵, (13)를 이용하면 중심각 飢는 디음과같다.

제안 방법

이 방향 성분만을 갖는다는 짐에 착안하여 변형 영역에 있는 판재의 형상을 정현함수(sine function)에 한 개의 매개변수를 포함시켜서 속도장을 계산하} 후,에너지 소모를 최소화하도록 매개변수풜? 결정 하는 방법을 제안하있다. Battacharyy 오卜 Panton 등°勺은 실험적인 결과를 바탕으로 변형영역을 몇 개의 구간으로 나눈 후 각 영역에 디[하여 엉역의 길이 및 굽힘 각도를 예측하는 식율 개발하였다. 개발된 실험식에 실험 상수를 겱징하여 단순한 형상의 롤 표-밍을 해석하고, 이에 근거하여 소재의 길이 방향 변 형 률을 예즉하였 다.
. Table 1 은 해석공정 조건으로, 이를 토대로 롤포밍 해석을 수행하여 출구에서의 길이방향 변형룔을 얻고 그 값을 토대로 각 요소에 잔류응력의 형태로 적용하여 버클링 해석을 하였다. 실험 결과와 유한요소법으로구한 버클링 해석에 대해 휨 (Bowing)과 비틀림 (Twist) 결과를 비교하여 해석방법의 타당성을 검증하고자 힌다.
Battacharyy 오卜 Panton 등°勺은 실험적인 결과를 바탕으로 변형영역을 몇 개의 구간으로 나눈 후 각 영역에 디[하여 엉역의 길이 및 굽힘 각도를 예측하는 식율 개발하였다. 개발된 실험식에 실험 상수를 겱징하여 단순한 형상의 롤 표-밍을 해석하고, 이에 근거하여 소재의 길이 방향 변 형 률을 예즉하였 다. Jimma 와 Ona 孩">는 롤포밍 시 판재가 집혀지는 각도와 수를 롤 페스 수와연관하여 구분한 후.
실험과 버클링 헤석의 비교를 용이하게 하기 위해 주어진 공정에 대해 휨(Bowing)의 크기를 수치적으로 정의하고 비교:하였다.
룹이 많은 연구 결과를 발표했는데, 롤 형상에 띠라서 변형 후 이 판재 단면을 미리 가정한 후 롤 스탠드에서 적당히 떨어진 강체운동 영역에서는 판재 내 소재의 속도가 길이 방향 성분만을 갖고, 롤 출구 부를 빠져 나오는 판재의 속도 성분도 역시 길.이 방향 성분만을 갖는다는 짐에 착안하여 변형 영역에 있는 판재의 형상을 정현함수(sine function)에 한 개의 매개변수를 포함시켜서 속도장을 계산하} 후,에너지 소모를 최소화하도록 매개변수풜? 결정 하는 방법을 제안하있다. Battacharyy 오卜 Panton 등°勺은 실험적인 결과를 바탕으로 변형영역을 몇 개의 구간으로 나눈 후 각 영역에 디[하여 엉역의 길이 및 굽힘 각도를 예측하는 식율 개발하였다.

대상 데이터

본 인구에서는 롤포밍 공정에서 발생할 수 있는 버클링 헌싱.에 다I헤 수치해석적으.

성능/효과

6 은 버클링 이 일어난 후 즈f류응력이 해소된 길이방향 변형률의 실험 값과 해석 값에 대한 그래프로써 변화부의 크기가 11, 50mm 일 경우에 대한 것이 다. 실험 값과 해석값 간의 차이 는있으나 전체적인 경향은 동일하게 나타나뗘 롤포밍 공정에서의 잔류응력이 해소 됨으로써 해석 후의 길이방향 변형률이 전체적으로 증가하여 실험값에 근접함을 알 수 있다.

후속연구

. 따라서 현 재 버클링 해석 기능에 서보다 수월하게 주름을 발생시킬 수 있도록 개선하여야 실제의 비클링 현상에 근사한 해석을 얻을 수 있을 것이다.

참고문헌 (12)

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상세보기
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Hong, S. M., Cho, H. J. and Kim, N. S., 1999, 'Rigid-Plastic Finite Element Modeling of Roll Forming Process as a Kinematically Steady State Condition,' Transactions of the KSME Annual Meeting, pp.287-293
Hong, S. M., Kim, D. S., Yun, H. J. and Kim, N. S., 2000, 'Development of Roll Forming Simulation Program,' Transactions of the Korean Society of CAD/CAM Engineers Annual Meeting, pp. 417-423

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