Analysis of Ship Hull Plate Bending By Roll Bending Machine

Roll bending machine에 의한 선체외판의 곡면가공 해석

Pyramid type three roll bending machines are widely used in roll-bending process to produce singly curved plate. In forming singly curved plate, controlling the vertical displacement of the center roller is most important to acquire the shape required and automation system of the process. In this paper roller bending process is modeled as an elastic-plastic phenomenon and analyzed using beam theory and finite element method. In finite element analysis the workpiece is modeled by using beam elements and plane strain elements respectively. Through the analyses vertical center roller displacement is obtained to get constant curvature distribution along arc length. The relationship between center roller displacement and curvature in steady state as well as residual stress and strain along plate thickness direction are calculated through finite element analysis.

선체 외관을 이루는 판부재 중에서 일차곡만을 가진 부품은 피라미드 형의 롤러 굽힘장치를 이용하여 제작한다. 일차곡 부재를 생산하기 위한 공정에서 가장 중요한 작업 변수는 중앙 롤러의 수직변위값이다. 본 연구에서는 이러한 굽힘 현상을 보의 탄소성 굽힘현상으로 모델링하여 해석해를 구하였으며, 엄밀한 역학적 이해를 위하여 유한요소해석법을 이용하여 굽힘현상을 해석하였다. 해석을 통하여 일정한 굽힘 곡률을 얻기 위한 중앙 롤러의 수직변위 값을 계산하였으며, 유한요소해석법은 보 요소와 평면변형율 요소를 이용하여 모델링하고 각각의 경우에 대한 해석을 수행하였으며 이 결과를 해석해와 비교하였다. 계산을 통하여 판에 가해야 할 굽힘곡률과 중앙롤러의 수직변위 사이의 관계를 도출하였으며 일차곡가공의 중요한 작업변수인 중앙롤러의 수직변위와 잔류곡률상의 관계를 수치 데이터로써 정식화 하였다.