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제안 방법
- 상용 성형해석 프로그램을 사용하여 성형 해석한 최종형상을 사용하여 제시한 알고리즘을 사용한 유한요소 역해석을 수행하였다. 그리고 원래의 소재형상과 비교하여 정확성을 검증하였다. 또한 도어 아웃터 손잡이 플랜징 성형에 대해 기존의 단면전개 방식과 제안한 방법의 결과를 비교하였다.
- 복잡한 경계조건 처리를 위해서 분할된 요소 표면으로부터 임의 방향으로의 접촉탐색 및 접속 구속을 개발, 적용하였다.
- 본 연구에서 전개된 요소의 각 절점은 접촉하고 있는 3차원 금형 면에 접한 면 위에서 변형이 허용되도록 변위를 제한하는 방법으로 반복 계산하여 드로잉 금형 요소 곡면에서 초기형상이 결정된다. 복잡한 경계조건 처리를 위해서 분할된 요소 표면으로부터 임의 방향으로의 접촉탐색 및 접속 구속을 개발, 적용하였다.
- 요소 데이터의 전개에는 주로 매핑 기법이 사용되는데, 이 방법은 요소를 순서적으로 전개하는 방법으로 언더컷부위 처리에 한계가 있다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 층(layer)의 개념을 도입하였다. 층은 이미 전개된 요소의 절점으로 이루어진 요소 그룹으로 정 의 된다.
- 그리고 유한요소 역해석을 통해 최종 제품형상에 대한 초기 형상(initial configuration)을 구하여 드로잉 금형 표면에 나타내 게 된다. 언더컷 부위를 가진 일반적 인요 소망에 대하여 초기 가정 생성 (initial guess generation)을 수행할 수 있는 전개 계산방법을 개발하였다. 제안된 방법의 타당성 검증을 위해 인장 및 압축 플랜징에 대한 유한요소 역해석을 수행하였다.
- 완료된 최종 제품의 요소가 새로운 점진적 전개 방법에 의해 드로잉 금형 형상면 위에 전개되고, 이 초기 가정 형상(initial guess shape)을 이용한 유한요소 역해석을 통해 최종 트리밍 라인을 구하였다. 새로운 전개 방법은 최종 제품의 요소 품질이 좋지 않거 나 언더컷 이 존재하더 라도 효율적인 전개를 가능하게 한다.
- 드로잉 공정에서의 툴 형상 요소는 제품 데이터의 요소 조건에 부합하기 위해 충분히 정교한 요소망(fine mesh)이 되어야 한다. 입력 데이터로부터 프로그램은 제안한 전개 방법을 통하여 드로잉 금형 요소 위에 최종제품의 요소 데이터를 전개한다.
- 제안한 플랜지 라인 예측 방법의 정확성을 검증하기 위해 인장, 압축 플랜징 성형에 적용하여보았다. 상용 성형해석 프로그램을 사용하여 성형 해석한 최종형상을 사용하여 제시한 알고리즘을 사용한 유한요소 역해석을 수행하였다.
- 7에서 제시한 형상과 조건들로 성형 해석을 수행하였다. 특히 소재 요소는 굽힘 부의 해석 오차를 최소화 하기 위해 플랜지 굽힘 방향에 평행하도록 분할하였다.
- 프레스 금형 공정 중 하나인 트리밍 공정의 트리밍 라인 설계를 위한 새로운 방법을 제안하였다. 완료된 최종 제품의 요소가 새로운 점진적 전개 방법에 의해 드로잉 금형 형상면 위에 전개되고, 이 초기 가정 형상(initial guess shape)을 이용한 유한요소 역해석을 통해 최종 트리밍 라인을 구하였다.
대상 데이터
- 사용의 편의성을 위해 전체 시뮬레이션 과정에서 삼각 요소(triangular mesh)를 사용하였다. 플랜징 공정후 최종의 요구 형상으로 제품 형상의 CAD 데이터가 바로 사용된다.
데이터처리
- Fig. 11(b)에서 핸들부의 플랜징 형상과 기존의 단면 전개 방식으로 설계하여 증분 해석 방법 (Incremental FEM)으로 해석한 결과와 제안한 유한 요소 역해석에 의해 예측된 트리밍 라인을 비교하였다. Fig.
- 그리고 원래의 소재형상과 비교하여 정확성을 검증하였다. 또한 도어 아웃터 손잡이 플랜징 성형에 대해 기존의 단면전개 방식과 제안한 방법의 결과를 비교하였다.
- 제안된 방법의 타당성 검증을 위해 인장 및 압축 플랜징에 대한 유한요소 역해석을 수행하였다. 또한 실제 양산 중인 도어 아웃터(door outer) 금형의 손잡이 부분 플랜징 공정에 적용하여 기존의 단면전개 방식과 제안한 방법의 해석 결과를 비교하였다.
- 상용 성형해석 프로그램을 사용하여 성형 해석한 최종형상을 사용하여 제시한 알고리즘을 사용한 유한요소 역해석을 수행하였다. 그리고 원래의 소재형상과 비교하여 정확성을 검증하였다.
- 알고리즘의 신뢰성은 인장과 압축 플랜징 성형해석을 통해 평가되었다. 또한 기존의'단면 전개 방식을 사용한 증분해석 방법(Incremental FEM) 에의한 해석 결과와 비교를 통해 제안한 방법이 기존의 단면 전개 방법보다 정확한 트리밍 라인을 예측함을 보였다.
- 언더컷 부위를 가진 일반적 인요 소망에 대하여 초기 가정 생성 (initial guess generation)을 수행할 수 있는 전개 계산방법을 개발하였다. 제안된 방법의 타당성 검증을 위해 인장 및 압축 플랜징에 대한 유한요소 역해석을 수행하였다. 또한 실제 양산 중인 도어 아웃터(door outer) 금형의 손잡이 부분 플랜징 공정에 적용하여 기존의 단면전개 방식과 제안한 방법의 해석 결과를 비교하였다.
이론/모형
- 5인 경우에 안정적인 수렴성을 보였다. 또한 식(2-a)가 비선형 방정식 이므로 口의 최소에너지를 계산하기 위해, 뉴턴-랩슨 반복(加\机0(1- raphson iteration) 방법 이 사용되 었다.
- 본 연구에서는 최적 트리밍 라인 설계를 위해 유한요소 역해석을 사용하였다. 이 방법은 구하고자 하는 플랜징 성형후의 형상을 완성 제품 형상 (final product shape)으로 간주한다.
- 식 (2-c)에서 H] 는 최종형상 요소에 대한 길이 단위의 에너지이다. 여러가지 다양한 요소 크기가 존재하는 모델에서도 계산이 원활할 수 있도록 무차원화(Normalization)가 적용되었다. 무차원화를 적용하지 않으면 요소 크기가 불규칙할 경우 계산 결과를 신뢰할 수 없게 된다.
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