초록 ▼

항공기 구조 및 엔진 부품의 40％이상은 단조공정과 유사 소성가공으로 제조된다. 향후 한국형 전투기 제작을 위한 프로젝트에 따르면 항공기 구조용 부품은 80％정도를 국산화하는 것이 최종 목표로 되어 있다. 항공기 부품은 고 부가가치성과 기술 집약적인 특성을 가지고 있기 때문에 부품의 제조를 위한 생산기반 기술은 극히 중요하다. 최근 미국에서는 단조품의 정밀성을 얻으면서도 제조단가의 대폭적인 절감을 가져오는 정밀단조에 대한 연구가 활발한 반면에 국내에서는 아주 극히 저조한 실정이다. 본 연구에서는 항공기 구조용 부품중에서 많은

항공기 구조 및 엔진 부품의 40％이상은 단조공정과 유사 소성가공으로 제조된다. 향후 한국형 전투기 제작을 위한 프로젝트에 따르면 항공기 구조용 부품은 80％정도를 국산화하는 것이 최종 목표로 되어 있다. 항공기 부품은 고 부가가치성과 기술 집약적인 특성을 가지고 있기 때문에 부품의 제조를 위한 생산기반 기술은 극히 중요하다. 최근 미국에서는 단조품의 정밀성을 얻으면서도 제조단가의 대폭적인 절감을 가져오는 정밀단조에 대한 연구가 활발한 반면에 국내에서는 아주 극히 저조한 실정이다. 본 연구에서는 항공기 구조용 부품중에서 많은 비중을 차지하고 있는 리브-웨브(Rib-Web)형상부품을 내부결함이 없고 단조후 기계가공이 없거나 거의 없는 것으로 정밀단조하기 위한 공정설계기법을 개발하는 것이 목적이며 개발대상의 내용은 1) 단조공정의 지식을 합리적으로 체계화시켜 지식베이스로 구축된 전문가시스템을 이용한 정밀단조부품의 공정설계 기법 개발 (제1세부과제) 2) 유한요소법의 역 추적(Backwark Tracing)법을 이용한 정밀단조부품의 공정설계기법 (제2세부과제) 3) 상계요소법(UBET)과 모델재료기법(Model Material Technique)을 이용한 정밀단조부품의 공정설계기법 개발 (제3세부과제) 등이며 개발된 각 기법들은 독자적으로 공정설계에 이용될 수 있으며 또한 이 세가지 기법에 의한 결과를 비교 및 검토하므로써 최적 공정설계를 할 수 있는 상호보완적인 장점도 가지고 있다. 연구대상인 부품재질은 독자적으로 공정설계에 이용될 수 있으며 또한 이 세가지 기법에 의한 결과를 비교 및 검토하므로써 최적 공정설계를 할 수 있는 상호보완적인 장점도 가지고 있다. 연구대상인 부품재질은 알루미늄 합금이며 1차년도에는 평면변형, 2차년도에는 축대칭 리브-웨브 형상에 대하여 순차적으로 각 기법을 개발한 후 3차년도에는 이들을 토대로 보다 복잡한 3차원 리브-웨브 형상에 대하여 개발이 이루어졌으며 개발된 각기법의 결과에 대한 타당성은 기존의 자료 또는 실험을 통하여 검증되었다.

Abstract ▼

More than 40 percent of aircraft structures and engine components are manufactured by die forging and other metal forming processes. The final goal in the field of aircraft structual components of KFP project for future Korean military fighters is domestic production of 80 percent of the structural

More than 40 percent of aircraft structures and engine components are manufactured by die forging and other metal forming processes. The final goal in the field of aircraft structual components of KFP project for future Korean military fighters is domestic production of 80 percent of the structural components. The level of metal forming processes in aircraft industry in advanced countries is in precision forging, which makes the final machining minimum and saves material cost and labor expenses. The objective of this research work is to develop systematic design prodecures for precision forging to produce aircraft structural components of rib-web geometries. This research includes the following areas. (1) Process design in presision forging of rib-web geometries using the knowledge-based expert systems. (2) Applications of the finite element method to the process design in precision forging for production of aircraft components of rib-web type. (3) Development of model material technique with U.B.E.T(Upper Bound Element Technique for systematic design prodedures in precision forging) Plane-Strain, axisymmetric and three-dimensional rib-web compononts are treated for process sequence design of precision forging each year of three research years, respectively. The results of three projects were integrated to obtain new, improved process sequence for production of rib-web aircraft components.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...8
• 제 1절 연구 목적 및 내용...8
• 1.총괄 연구 목적 및 내용...8
• 2.세부과제 목적 및 내용...9
• 제 2 장 연구방법...11
• 제 1절 연구과제 구성...11
• 제 2절 연도별 연구내용...11
• 제 3절 세부과제 연구방법...12
• 제 3 장 연구결과 및 결론...13
• 제1 세부목차...21
• 제 1 장 서 론...22
• 제 1 절 연구배경...22
• 제 2 절 연구동향...24
• 제 3 절 연구목적 및 내용...26
• 제 2 장 연구방법...28
• 제 1 절 설계규칙과 데이타베이스...30
• 1.일반규칙...30
• 2.단조품설계규칙과 데이타베이스...31
• 3.최종다이 설계규칙과 데이타베이스...33
• 4.블로커설계규칙과 데이타베이스...36
• 5.응력과 하중에 관한 계산규칙과 데이타베이스...39
• 제 2 절 형상표현과 형상인식...40
• 1.단면의 도면요소 표현...40
• 2.단면의 좌표반경 표현...41
• 3.단면의 속성표현...42
• 4.3차원 부품의 형상표현...45
• 제 3 절 시스템 구성...46
• 1.단조품설계 모듈의 구성과 작동원리...48
• 2.최종다이설계 모듈의 구성과 작동원리...49
• 3.블로커설계 모듈의 구성과 작동원리...50
• 4,응력과 하중계산 모듈의 구성과 작동원리...51
• 제 3 장 결과 및 고찰...53
• 제 1 절 시스템의 검증...53
• 제 2 절 3차원 부품의 적용결과...55
• 제 4 장 결 론...59
• 참고문헌...62
• 제2세부목차...110
• 제 1 장 서 론...111
• 제 1 절 연구배경...111
• 제 2 절 연구동향...114
• 제 3 절 연구내용,범위 및 방법...116
• 제 2 장 3차원 강-소성 유한요소법...120
• 제 1 절 3차원 강-소성 유한요소 수식화...120
• 제 2 절 경계부분에서의 마찰항 및 강체영역의 처리...122
• 제 3 절 강-소성 유한요소 분할화...123
• 제 4 절 비선형 방정식의 해법...128
• 제 5 절 금형-소재 접촉면에서의 경계조건의 처리...131
• 제 3 장 평면변형 리브-웨브형 부품의 정밀단초 공정설계(1차년도 연구결과)...132
• 제 1 절 문제정의 및 공정설계 과정...132
• 제 2 절 공정 및 예비성형체 설계...133
• 제 3 절 결론...139
• 제 4 장 축대형 항공기용 리브-웨브 부품의 정밀단조 공정설계(2차년도 연구 결과 및 보완)...141
• 제 1 절 서론...141
• 제 2 절 해석방법...143
• 제 3 절 문제정의 및 유한요소 모델링...144
• 제 4 절 초소성 단조공정 설계...145
• 제 5 절 결론...150
• 제 5 장 비대칭 3차원 리브-웨브 형상 항공기용 부품의 정밀단조 공정설계(3차년도 연구결과)...152
• 제 1 절 문제정의...154
• 제 2 절 해석방법...155
• 제 3 절 비대칭 3차원 리브-웨브형상 항공기용 부품의 정밀단조 공정설계...157
• 제 4절 결론...163
• 제 6 장 결 론...165
• 제 7 장 참고문헌...167
• 제3 세부목차...227
• 제 1 장 서 론...228
• 제 1 절 연구배경...228
• 제 2 절 연구동향...229
• 제 3 절 연구목적 및 범위...233
• 제 2 장 평면변형 및 축대칭 해석...235
• 제 1 절 UBET해석...235
• 제 2 절 모델실험...243
• 제 3 절 결과 및 검토...244
• 제 3 장 비축대칭 해석...248
• 제 1 절 UBET해석...248
• 제 2 절 비축대칭 단조실험...253
• 제 3 절 결과 및 검토...253
• 제 4 장 단조가공에서의 MMT의 적용...258
• 제 1 절 변형룰속도 민감지수가 다른 경우의 상사성...258
• 제 2 절 단조실험...262
• 제 3 절 결과 및 검토...263
• 제