박판 반구 성형 공정의 집합조직 기초 유한 요소 해석

Abstract

최근에 유한요소법의 진보로 박판성형공정을 정확히 해석하고 성형결함을 예측하는 CAE화가 범용되고 있지만 재료가 다양화되고 복잡해짐에 따라 종래의 소성포텐셜에 기초한 유한요소법으로는 정확한 해석에 한계가 있다. 따라서 결정학적인 실험에 근거한 결정소성이론이 새로운 소성이론으로 두각을 나타내고 있다. 본 연구에서는 결정소성이론을 도입하여 박판반구성형공정을 시뮬레이션하였다. 결정의 응력과 변형을 계산하기위해 결정립구조체에 테일러의 모델을 도입하였다. 가공경화의 발전은 테일러 인자, 슬립계의 임계분해전단응력 및 결정학적인 전단의 합에 의해 계산되어진다. 반구성형이 진행되는 동안 금속박판의 집합조직은 이방성의 진전과 결정의 소성변형에 의해 발전해 나간다. FCC금속 박판의 집합조직 발전을 관찰함으로서 성형공정 중의 박판의 이방성이 추적된다. 박판의 변형집합조직은 극점도를 이용하여 표현했다. 반구성형공정 중 FCC금속박판의 변형률분포와 펀치력을 결정소성이론 해석과 실험결과를 비교하여 집합조직에 기초한 유한요소해석을 검증하고, 성형 중 FCC금속박판의 가공경화와 이방성의 변화를 관찰하였다.; The hardening and the anisotropy based on the crystal plasticity are introduced for the numerical simulation of hemispherical forming. For calculating the deformation and the stress of a crystal, Taylor's model of the crystalline aggregate is employed. The hardening is evaluated by using the Taylor factor, the critical resolved shear stress of the slip system, and the sum of the crystallographic shears. During the hemispherical forming process, the texture of the sheet metal is evolved by the development of anisotropy and plastic deformation of the crystal. By observing the texture evolution of the FCC sheet, the anisotropy of the sheet is traced during the forming process. Deformation texture of the FCC sheet is represented by using the pole figure. By comparing the strain distribution and the punch force history for FCC sheets of the hemispherical forming process based on the crystal plasticity with those based on the continuum plasticity and the experiment, the crystal-based formulation is verified. Furthermore, the evolutions of the hardening and anisotropy of the FCC sheet metal during the forming process are observed through the finite element analysis based on the crystal plasticity.