초록 ▼

박판의 성형 공정을 정도 높게 해석하려면 실제 재료에 적합한항복조건이나 변형경화법칙을 유한요소 수식화에 도입하여야 하고, 박판의 구속상태를 적절히 역학적으로 규명하여야 한다. 특히, 경량화를 목적으로 사용되는 알루미늄 합금 박판은방향성을 갖을 뿐만 아니라 굽힘효과가 커서 적합한 평면이방성 항복조건과 굽힘 특성의 고려가 요구된다.본 연구에서는 알루미늄 합금 박판의 이상거동을 보다 정확히 모델링하기 위해서Barlat이 제시한 변형률 속도장에서의 평면 이방성 항복이론과 Hill이 1990년에 제안한 비2차 이방성 항복이론

박판의 성형 공정을 정도 높게 해석하려면 실제 재료에 적합한항복조건이나 변형경화법칙을 유한요소 수식화에 도입하여야 하고, 박판의 구속상태를 적절히 역학적으로 규명하여야 한다. 특히, 경량화를 목적으로 사용되는 알루미늄 합금 박판은방향성을 갖을 뿐만 아니라 굽힘효과가 커서 적합한 평면이방성 항복조건과 굽힘 특성의 고려가 요구된다.본 연구에서는 알루미늄 합금 박판의 이상거동을 보다 정확히 모델링하기 위해서Barlat이 제시한 변형률 속도장에서의 평면 이방성 항복이론과 Hill이 1990년에 제안한 비2차 이방성 항복이론을 평면변형률 상태에 대해 도입하고, Barlat의 이방성 계수를 구하는 새로운 방법을 제안하였다. 굽힘효과를 고려한 박막 이론에 기초하여 2차원 강·점소성 유한요소 방정식을 정식화하고, 등방성 경화법칙을 가정하였다. 그리고, 박막이론에서 굽힘효과를 고려하기 위하여, 두 개의 박막요소를 연결하고 있는 절점에서 각도 변화를 구하고,구해진 각도 변화로 두 개의 박막요소에 작용하는 우력을 계산한 후, 순수 인장에 의한 내력과 강성에 더하였다.개발된 프로그램의 타당성을 입증하기 위하여 자동차 후드 내부 패널의 스트레치 및드로우 단면에 대하여 굽힘효과를 고려한 해석결과를 박막이론에 의한 해석결과 및 측정치와 비교하였다. 또한 평면변형 성형공정인 스트레치/드로우 공정을 해석하고, 축대칭 성형공정으로는 원통컵 딥드로잉 공정을 해석하여 실험값 및 3차원 해석결과와 비교하였다.

Abstract ▼

It is essential to consider the proper yield criterion andhardening rule and to impose the proper boundary conditions for analyzing accuratelythe sheet metal forming processes. Especially, in the numerical simulation of aluminumalloy sheet metals, the anisotropic yield criteria as well as

It is essential to consider the proper yield criterion andhardening rule and to impose the proper boundary conditions for analyzing accuratelythe sheet metal forming processes. Especially, in the numerical simulation of aluminumalloy sheet metals, the anisotropic yield criteria as well as the bending effects in thesharp corners are required to consider.For modeling the anomalous behavior of aluminum alloy sheet, Barlat's strain ratepotential and Hill's(1990) non-quadratic yield theory arranged under the plane strainassumption were employed. The new method for the determination of Barlat'sanisotropic coefficients was suggested. 2-D rigid-viscoplastic FEM formulation basedon the bending-augmented membrane theory was derived, and Isotropic hardening lawassumed for a yield behavior. For the evaluation of bending effects, the bendingequivalent forces are calculated from the bending moment computed using the changesin the interior angle at the middle node of super element, and are augmented to themembrane stretch forces.In order to verify the validity of the developed program, the forming processes ofthe stretch and draw section of a hood inner panel were simulated. Also, plane strainstretch/draw forming process and cylindrical cup deep drawing process for axisymmetricgeometry were simulated.

목차 Contents

• 1. 서론...7
• 2. 이방성 항복이론...9
• 2.1 Barlat의 항복이론...9
• 2.2 Hill의 항복이론...10
• 3. 소성 구성 방정식...13
• 3.1 평면변형 성형공정...13
• 3.2 축대칭 성형공정...14
• 3.3 변형경화법칙...15
• 4. 유한요소 수식화...16
• 4.1 힘 평형 방정식...16
• 4.2 내부저항력과 강성행렬...17
• 4.3 내각변화와 곡률변화에 의한 굽힘모우멘트 비교...21
• 5. 수치해석...22
• 5.1 스트레치 단면...22
• 5.2 드로우 단면...22
• 5.3 평면변형 스트레치/드로우 공정...23
• 5.4 원통컵 딥드로잉 공정...23
• 6. 결론...25
• 참고문헌...26