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유리 압축 실험에서의 복굴절 분포 예측

Prediction of Birefringence Distribution in Cylindrical Glass Compression Test

소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, v.13 no.6 = no.70, 2004년, pp.509 - 514  

이주현 (서울대학교 대학원) ,  나진욱 (서울대학교 대학원) ,  임성한 (서울대학교 정밀기계설계공동연구소) ,  오수익 (서울대학교 기계항공공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An analysis using FEM simulation was conducted to predict residual stresses and birefringence in simple compressed cylindrical glass as a preliminary part of the optimum design determination of optical lenses. The FEM simulation with the Maxwell viscoelastic constitutive model was used to predict th...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 시뮬레이션을 통해 유리 소재가 보이는 변 형 양상과 잔류응력 분포를 구하였고, 이를 광탄 성학에서 사용되는 응력과 복굴절량 간의 관계를 이용하여 복굴절량으로 변환하였다. 본 연구에서는 실제 유리제품 형상에 시뮬레이션 해석 기법을 수행하기 전에 이러한 연구 방법의 타당성을 검증하기 위해 간단한 압축 성형. 시뮬레이션을 수행하여 기존의 실험 결과와 비교하였다.

가설 설정

  • 이러한 냉각 과정을 해석할 수 있는 방안으로 많이 사용되는 것이 순간동결 이론(instant freezing theory)와 점탄성 이 론(visco-elastic theory) 등이다. Bartenev"에 의해 제안된 순간동결 이론은 유리 소재가 특정 온도에서 비점성 유체 와 탄성 고체로 명확하게 구분된다는 가정 아래, 이러한 가상적 순간동결 온도에서 실제의 온도 분포가 고정되고 이 때 얻어진 가상 온도 분포에 의해 잔류응력이 결정된다는 것이다. 이 방법은 계산이 비교적 단순하고 판유리의 열처리 경우에는 실험과 잘 일치하지만 전이 온도 부근에서 점탄성 거동을 보이는 벌크 유리 소재의 성형 해석에는 적합하지 않다.
  • (3) 광탄성 응력 계수 C 는 응력 분포, 온도에 무관하게 모든 영역에서 2.5nm/mm-MPa 로 일정하 다고 가정하였다.
  • 점도의 시간에 대한 의존성은 고온의 유리 용융액으로부터 냉각 됨에 따라 발생한 내부 구조의 불균질성이 안정화가 되는데 걸리는 시간과 관련이 있다[4],[5]. 그러나 본 논문에서는 유리 전이점 부근에서 성형하였으므로 시간에 대한 의존성은 작다고 가정하였다.
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참고문헌 (13)

  1. H. Aben, C. Guillemet, Photoelasticity of Glass, Springer-Verlag, 1993, pp. 51-68, 102-119 

  2. 나진욱, 임성한, 오수익, 전병희, 2003 '개방형 금형을 이용한 유리 렌즈 성형 해석', 한국소성가공학회지, Vol.12, No.4, pp. 296-301 

  3. G.M. Bartnev, Tempering of glass, Zh. Tekhn. Fiz., 19(12), 1949, pp.1423~1433 

  4. D. R.Uhlmann, N. J. Kreidl, Glass Science and Technology, Volume 5 : Elasticity and Strength in Glasses, Academic press, 1980, pp. 146-216 

  5. E. Shelby, Introduction to glass science and technology, The royal society of chemistry, 1997, pp. 107-132. 

  6. Y. M. Haddad, Viscoelasticity of Engineering Materials, Chapman & Hall, pp. 33-69. 

  7. A. Habeck and R. Bruckner, 1993 Direct connec-tion between anisotropic optical properties, polarizabili -ty and rheological behaviour of single-phase glass melts, J. Non-Cryst. Solids 162, pp.225-236 

  8. A.L. Nadai, Theory of flow and fracture of solids, McGraw Hill, 1963, pp.352-356 

  9. R. Bruckner, Y Yue, A. Habeck, 1994 Deter-mination of the rheological properties of high-viscous glass melts by the cylinder compression method, Glastech. Ber. Glass Sci. Technol. 67 No.5, pp. 114-129 

  10. J. Deubener, F. de Moraes, R. Br $\ddot u$ ckner, 1997 Anomalous birefringence in necleated Li2O. 2SiO2 and NaO·2CaO·3SiO2 glass melts, J. Non-Cryst. Solids 219, pp. 57-61 

  11. J. Shen, D. J. Green, R. E. Tressler, D. L. Shelleman, 2003 Stress relaxation of a soda lime silicate glass below the glass transition temperature, J. Non-Cryst. Solids, Article In Press 

  12. Mechanical response of an oxide glass to mechanical loading - Shear and volume relaxation effects : Physical analysis, Acta mater. 48 (2000) pp. 1397-1408 

  13. LS-DYNA Theoretical Manual, Livermore Soft-ware Technology corporation 

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