초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 이산-유한요소 해석모델을 제안하여 실제 숏피닝시 무수히 많은 숏볼들이 재료표면에 연속 다중충돌 되는 현상을 실제에 가깝게 구현함으로써 재료표면부에 생성된 피닝잔류응력 해를 가장 사실적으로 예측해 보고자 한다. 별도의 요소망을 구성하지 않는 이산요소 해석을 통해 수개 수십만 개에 달하는 숏볼들이 연속 다중충돌 되는 현상을 모사하고, 해석 후 확보한 커버리지(압흔밀집도)를 하나의 독립된 압입자 모델로 재구성하여 요소망이 구성된 유한요소 모델에 연계하여 단일 압입 유한요소 해석 후 피닝잔류응력 해를 확보하

□ 연구개요
본 연구에서는 이산-유한요소 해석모델을 제안하여 실제 숏피닝시 무수히 많은 숏볼들이 재료표면에 연속 다중충돌 되는 현상을 실제에 가깝게 구현함으로써 재료표면부에 생성된 피닝잔류응력 해를 가장 사실적으로 예측해 보고자 한다. 별도의 요소망을 구성하지 않는 이산요소 해석을 통해 수개 수십만 개에 달하는 숏볼들이 연속 다중충돌 되는 현상을 모사하고, 해석 후 확보한 커버리지(압흔밀집도)를 하나의 독립된 압입자 모델로 재구성하여 요소망이 구성된 유한요소 모델에 연계하여 단일 압입 유한요소 해석 후 피닝잔류응력 해를 확보하기 위한 해석적 기법을 제안한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 크게 다음과 같은 세 개의 목표를 두고 연구결과를 얻어 정리하였다.
첫 번째 목표는 단일 숏 충돌 후 생성된 압흔의 형상을 분석하고 숏피닝 충돌 해석해를 얻는 것이다. 본 연구를 통해 강체 숏, 탄성 숏, 소성 숏 단일 충돌 해석모델을 수립하였고 강구 충돌 후 생성된 압흔을 스캔하였으며, 이로부터 단일 압입자 모델링이 가능하였다. 이를 이용한 압입해석 모델을 수립한 후 압입해석을 수행하였으며, 피닝잔류응력 충돌 해석해에 근접한 해를 주는 단일 입입해석 모델을 완성하였다.
두 번째 목표는 다중 숏 충돌 후 생성된 압흔의 형상 분석 및 강구 충돌 후 잔류응력을 분석하는 것이다. 본 연구를 통해 숏볼의 개수를 증가시켜가며 다중 충돌 후 생성된 압흔을 이용하여 압입자 해석모델을 수립할 수 있었고 충돌 해석해에 근접한 해를 주는 다중 압흔 프로파일을 이용한 압입 해석 모델을 완성하였다.
세 번째 목표는 다종 피닝소재에 대한 숏피닝 공정 및 3차원 커버리지 입자 모델을 수립하고, 다종 피닝소재의 해석적 잔류응력을 분석하는 것이다. 당초 계획은 알루미늄, 스테인리스, 탄소강재에 대해 실험과 해석을 수행하고자 하였으나, 실험 시 X-선 잔류응력 결과의 재현성 확보가 어려워 재현성이 가장 우수한 탄소강에 대해 3차원 다중 압흔 압입자 해석모델을 수립하였고 압입해석 후 충돌 해석해와 다소 오차는 있으나 잔류응력 분포의 경향은 유사함을 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 궁극적으로 무수히 많은 숏볼들이 금속재료 표면에 무작위적으로 충돌하여 재료표면 직하에 피닝 잔류응력을 생성시키는데 이와 같은 피닝잔류응력을 실험적 측정의 한계를 극복하고 신속하면서도 오차가 작은 유효한 잔류응력 예측이 가능한 단일 압입해석 모델을 완성하였다. 본 연구를 통해 단일 강구의 충돌 후 생성된 압흔을 3차원 스캐너로 스캔함으로써 기존 선행 연구에서 보고되지 않은 스캐닝 기술을 이용한 압입자 해석모델 구현이 가능함을 확인하였다. 그리고 이 압입자를 이용한 준정적 압입해석을 수행함으로써 충돌 해석해를 대신할 수 있었다. 이는 국내외로 아직까지 보고되지 않은 결과이다. 본 연구를 통해 다중 랜덤 충돌 후 생성된 표면 압흔을 이용하여 다중 압흔 형상을 갖는 압입자 모델링이 가능하였으며 압입해석 후 해석적 잔류응력을 얻을 수 있었다. 무엇보다 본 연구결과는 후속연구를 통해 다수의 국내외 전문학술지 게재가 가능하다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 25