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문제 정의
- 소재의 파괴된 요소 수는 259 개이다. 따라서 공형에서의 변수를 변경하여 파괴된 요소 수를 줄일 수 있는 방안, 즉 표면흠이 발생하지 않는 방안에 대해 본 연구에서 제시 한다. Table 1 에서는 표면흠 발생을 억제하는 3 가지의 공형 설계방안에 대해 나타내었다.
- 따라서 본 연구에서는 전단 파괴 기준을 적용하여 소재 표면에서 발생하는 흠을 해석하였다. 식 (1)에서 전단 파괴 기준식을 설명하였다.
- 이러한 현상이 발생하는 이유는 소재의 응력-변형률 선도가 다르게 나타나기 때문이다. 따라서 본연구에서는 소재의 응력-변형률 선도가 다른 경우표면흠 발생의 차이를 비교하고 표면흠을 억제할 수 있는 방안에 대해 제시한다. 나아가 이 기준을 포스코 선재압연 공정 라인에 적용하였다.
- 그에 따라 소재 표면 균열(surface crack)의 폭과 깊이가 어떻게 변화하는지 실험 및 유한요소해석을 통해 연구하였다[1]. 또한 소재 표면흠이 공형 형상과 감면률 등에 관련하여 어떻게 거동하는지 보고하였다.
- 본 논문에서는 공형 압연에서의 표면흠 성장 및 제어 방법을 연구하기 위해 유한요소해석을 수행하였고 결론은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 선재압연 공정에서 표면흠 발생원인을 유한요소해석을 통해 고찰하고 분석한다. 실제 현장에서는 소재가 동일한 공형에서 압연 되는 조건에서 강종의 종류에 따라 표면흠 발생이 다르게 나타난다.
가설 설정
- 그들은 유한요소법을 사용하여 표면 흠의 성장에 대한 예측을 하였고 실험값과 계산값을 비교하였다. Ervasti and Stahlberg 는 압연을 하기 전에 소재의 길이, 횡 방향으로 표면흠이 존재한다고 가정하고 요소 생성을 하였다. 그리고 그들은 유한요소법을 사용하여 표면흠 성장거동에 대해 연구하였다.
- 알루미늄은 고온의 철강에 비해 다소 취성 재료이기 때문에 철강보다 파괴 강도가 낮다. 따라서 철강의 파괴 강도가 알루미늄보다 더 높고 이 점을 통해 파괴 변형률을 가정하였다. Fig.
- stress)으로 되어 있다. 본 연구에서는 알루미늄의 물리적 거동과 고온에서의 철강의 물리적 거동이 비슷하다고 가정하였다. 철강이 알루미늄보다 등가 응력이 높으면 압력, 최대 전단 응력도 같이 높아지게 된다.
- 유한요소해석에서 전단 파괴 기준은 최대 전단 응력(maximum shear stress)에 의해 요소가 파괴된다. 소재의 표면흠이 전단 응력 기준으로 발생한다고 가정하고 결과를 도출한다. 즉, 소재 단면에 발생하는 전단 응력이 가장 높게 나타나는 부위에서 표면 흠이 발생된다고 가정하였다.
- 소재의 표면흠이 전단 응력 기준으로 발생한다고 가정하고 결과를 도출한다. 즉, 소재 단면에 발생하는 전단 응력이 가장 높게 나타나는 부위에서 표면 흠이 발생된다고 가정하였다.
- 하지만 상기 연구들은 초기에 표면흠이 존재한다고 가정하고 연구를 수행하였다. 또한 실험을 할 때 소재 표면에 일정 깊이의 흠을 인공적으로 만들어 실험하였다.
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