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문제 정의
- 본 논문에서는 고유변형도 영역이 판 두께를 관통하지 않는 경우와 관통하는 경우에 대해 각각 다른 고유변형도 단면 분포 형상을 가정함으로써 이러한 삼각가열 고유의 현상을 해석에 반영하였다. 즉, Fig.
- 본 연구에서는 고유변형도법 기반의 삼각 가열해석 모델을 제안하고 고유변형도의 크기와 분포 형상 결정을 위한 계산 절차를 정립하였으며, 이를 통해 삼각가열에 의한 판의 변형을 실시간으로 제어 할 수 있는 해석법을 제안하였다. 또한, 삼각 가열 실험결과와 비교 검증하여 제안된 해석법의 유효성을 보였다.
- 본 연구에서는 고유변형도법에 기반하여 삼각 가열에 의한 판의 변형을 시뮬레이션 하였다.
- 삼각가열과 관련하여서는, Jang et 기, (2001a) 이삼각가열에 의한 변형의 효율적인 해석 기법 개발을 위한 기초연구를 수행하였다. 실제 조선소의 현장 조건대로 일련의 선상가열 및 삼각가열 실험을 수행하여 각각의 변형 특성을 비교 분석하였으며, 판 두께 및 가열길이 방향으로 상변태온도 이상의 고온영역 분포를 확인함으로써 그 변형 특성을 합리적으로 해명하였다.
가설 설정
- 무리가 아니다(Ko 1998). 따라서 본 연구에서는 소성변형도가 집중되는 고유변형도 영역을 가열에 의한 판의 최고 도달 온도가 700℃ 이상인 영역으로 가정하였다.
- 실험 시, 가열 폭이 좁은 쪽부터 넓은 쪽으로 빙글빙글 원을 그리면서 전진하는 weaving 방식으로 가열하였으며, 가열선마다 가열 완료 후 수냉하였다. 본 논문에서는 최고 도달 온도가 700℃ 이상인 영역을 고유변형도 영역으로 가정하고 있으므로 이의 결정을 위한 열전도 해석에서는 냉각조건을 따로 고려하지 않았다. 또한, 시험편에 변형 계측을 위한 표점을 미리 펀칭해 두고 가열 전후의 거리 변화로 수축량을 계측하였으며, 처짐 변위는 정반 위에서 계측자를 이용하여 계측하였다.
- 본 연구에서는 상기의 실험 및 해석 결과를 참조하여 삼각가열에 의한 고유변형도 영역을 Fig. 2 와 같이 가정하였다. 즉, 가열 길이 방향으로 고유 변형도 영역의 폭과 깊이가 점차 증가하는 선상 가열 요소의 집합으로 가정하였고, 각 단위 요소에서 고유변형도 영역의 폭과 깊이는 계산의 편의를 위해 처음요소의 폭과 깊이에서 마지막 요소의 폭과 깊이로 선형적으로 증가하는 것으로 가정하였다.
- 1)을 이용하여 변형을 유발하는 고유 변형 도를 계산하였다. 원판-스프링 모델에서 가열에 의한 열탄소성 과정은 원판에 집중되며 원판을 제외한 영역은 항상 탄성상태에 있고 원판의 변형에 저항하는 스프링의 역할을 하는 것으로 가정하였다.
- 본 논문에서는 고유변형도 영역이 판 두께를 관통하지 않는 경우와 관통하는 경우에 대해 각각 다른 고유변형도 단면 분포 형상을 가정함으로써 이러한 삼각가열 고유의 현상을 해석에 반영하였다. 즉, Fig. 2에 보인 바와 같이, 고유변형도 영역이 판 두께를 관통하지 않는 A-A' 단면에 대해서는 타원 형상으로, 판 두께를 관통하는 B-B' 단면에 대해서는 사다리꼴 형상으로 각각 가정하였다.
- 2 와 같이 가정하였다. 즉, 가열 길이 방향으로 고유 변형도 영역의 폭과 깊이가 점차 증가하는 선상 가열 요소의 집합으로 가정하였고, 각 단위 요소에서 고유변형도 영역의 폭과 깊이는 계산의 편의를 위해 처음요소의 폭과 깊이에서 마지막 요소의 폭과 깊이로 선형적으로 증가하는 것으로 가정하였다.
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