• Composites Research
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• 제37권4호
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• pp.275-285
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• 2024

본 논문에서는 탄소섬유 강화 열가소성 복합재(carbon fiber reinforced thermoplastic, CFRTP)의 열성형 공정에 따른 변형 예측 연구 동향을 제시한다. CFRTP의 공정 과정에서 고려되어야 하는 다양한 공정 변수를 조사하였고, 열성형 변형에 영향을 미치는 요인을 분석하였다. 아울러 CFRTP의 열성형 변형 예측을 위한 핵심 재료 거동인 결정화도와 점탄성 거동 모델을 조사하였다. 또한 재료 거동 모델을 적용한 상용 해석 소프트웨어 기반의 열성형 해석과 머신러닝을 활용한 CFRTP의 열성형 변형 예측 기법 연구 동향을 분석하였다. 이처럼 열성형 공정 변수들을 고려하고 CFRTP의 재료 거동 모델과 열성형 변형 예측 기법을 연계함으로써 정밀한 열성형 변형 예측 기술 개발을 기대할 수 있다.

• 한국정밀공학회지
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• 제2권3호
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• pp.5-12
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• 1985

압력유도연성(Pressure-lnduced Ductility) : 금속성형공정에서의 가장 중요한 인자는 가공물의 연성이다. 금속학적인 측면에서의 연성이란 실온에서 측정되는 것이며 가장 일반적인 연성연성측정방법은 인장시험이다. 금속재료의 연성을 증가시키기 위한 보통의 방법은 가열이며 대부분의 경우 가열된 재료는 보다 연하게 되므로, 보통가열은 변형한도를 증가시키고 성형력을 줄이기 위해 사용되어 왔다. 그 런데 Bridgman은 금속의 연성이란 금속학적 성질 뿐 아니라 주변압력이라는 기계적 방법에 의해서도 조정될 수 있다는 것을 지적하였다. 그는 응력-연신률 선도에서 얻어진 금속의 연성은 정수압을 가함으로써 증가될 수 있다는 것을 보였다. 중간응력, 평균응력, 정수압 응력, 정수압 압력, 주변압력 등의 용어가 같은 의미로 사용되어진다. 재료의 금속학적성질 뿐 아니라 공정의 압력도 변수로 작용하여 성형성을 개선시키게 되는데 이런 현상을 압력유도연성(PID)은 주변압력이 재료내부에서의 공동발생 및 그 성장을 억제하기 때문에 얻어진다. 공동 의 합체 및 성장은 연성파괴의 전제조건이 되므로 이러한 현상이 발생되지 않도록 하면 성형성 및 연성이 증가된다. 공동의 형성 및 예방 과 인장봉의 강도와 변형에 미치는 압력효과의 수학적 해석은 참고문헌 2에 나타나 있다. 이 압력유도연성은 Bobrowsky, Pugh와 Green, Alexander등에 의해 확인되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.1563-1571
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• 1991

본 연구에서는 가상일 원리로 부터 유한 요소 수식화를 updated-Lagrangian 형태로 유도하였으며, 유도된 수식화를 연속체 유한 요소로 유한 근사화 하였다. 이 때 초소성 재료의 거동은 비압축성, 비선형 점성 유ㄷ옹으로 묘사하였다. 유한 요소 프로그램은 성형 기구 해석과 하중 압력을 제어하는 기법으로 구성되어 있으며 하중 압력의 제어는 성형 시간이 최소가 되게 하기 위하여 변형률 속도 민감 계수가 최대가 되고, 국부 변형에 의한 두께 감소를 방지하며 변형률 속도는 일정하게 유지되면서 성 형이 될 수 있도록 하였다. 즉 하중 압력 제어는 상당 변형률 속도가 최대가 되게하 여 성형 시간을 최소화하게 구성하였다.개발된 유한 요소 프로그램은 정수압 벌징 가공에 적용하였으며 최적 압력 시간 선도, 성형 형상, 두께 및 두께 변형률 분포, 상 당 변형률 분포 등을 구하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.677-682
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• 1985

극치해석적인 상계정리를 기초로 하여, 평면변형 인발에서 발생하는 내부결함(central bursting)을 예측하기 위해 중심에서 공동(voids)을 가진 금속에 대해 비례흐름(proportional flow)과 내부결 함의 흐름을 비교하여 해석하였다. 이 결함을 촉진시키는 공정조건에 대한 판정식(criterion)을 변형경화 금속에 대해 유도하였다. 공동을 가진 금속은 공동들을 축소시키기 위해 정상적인 재 료(sound material)의 흐름과 동일 방법으로 흐를 수 있으며, 경우에 따라서는 내부결함을 확장 하기 위해 흐를 수도 있다. 본 연구에서는 다이의 경사각, 단면감소율 및 마찰 등의 어떤 공정 변수 영역에서 중심축 상에 많은 공동을 가진 변형경화 금속에서도 내부결함이 발생할 수 있다는 것이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권5호
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• pp.73-80
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• 2024

본 연구에서는 심층신경망을 활용하여 CFRP 복합재 스파의 경화 공정에 의한 스프링백을 예측하였다. 유한요소법 기반 경화 해석을 통해 적층 각, 적층 수, 플랜지 반경에 따른 총 816 개의 스프링백 데이터를 생성하여 심층신경망 모델을 학습시켰다. 학습된 모델의 R-squared 값은 0.99, 평균제곱오차는 0.00093으로 산출되어 모델 성능이 우수함을 확인하였다. 학습되지 않은 플랜지 반경에 대한 스프링백 예측 결과, 유한요소해석 결과와 비교하여 평균 상대오차는 2.18%로 나타났다. 또한, 유한요소해석은 약 20 min이 소요된 반면, 심층신경망을 통한 예측 시간은 약 14 ms에 불과하였다. 이를 통해 CFRP 복합재의 공정 유도 변형을 빠르게 예측하기 위한 심층신경망의 활용 가능성을 확인하였다.

• 기계와재료
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• 제23권3호
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• pp.48-81
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• 2011

점진성형(Incremental Forming)기술은 고대 대장간에서 대장장이들이 소재를 두드려 조금씩 변형시켜 원하는 농기구나 검을 만드는 것부터 라고 할 수 있으며, 판재를 원하는 형상으로 조금씩 두드려 환기통 등을 제조하는 것들로부터 쉽게 찾아볼 수 있는 일반적인 성형기술이다. 다른 성형기술과 마찬가지로 점진성형 기술 또한 균일한 품질의 제품을 대량으로 생산하기 위해 고속생산이 필요하게 되면서부터 고효율 성형기술이 개발 활용되고 있으며 소재와 장비 등 기반기술과 에너지 환경 보호를 위한 제조공정의 최적화를 위해 점점 발전하면서 점진성형 기술 또한 지속적으로 발전하고 있다. 그러나, 현재 개발의 중심에 있는 고효율 점진성형기술 대부분은 소재를 회전시킴과 동시에 영구변형을 유도하기 때문에 다른 성형기술에 비해 공정변수가 많으며 그 영향이 매우 크다. 따라서, 경험적 지식(노하우)에만 의존하는 것은 신소재 신공정 개발에 어려움이 많으므로 이론적 해석기술의 필요성은 더욱 높다. 반면, 소재의 변형과 회전이 함께 이루어지므로 이론적 해석 난이도가 높아 공정분석과 변수선정을 위한 수치해석기술 또한 상대적으로 뒤쳐져 있다. 본고에서는 점차 증가되고 있는 고효율 점진성형기술의 종류를 알아보고 실제적 기술향상을 위해 개발되고 있는 수치해석 기술에 대해 정리하고자 한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.40.2-40.2
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• 2009

일반적으로, 극미세 공정조직은 높은 강도를 나타내지만 낮은 연성을 가지는 단점을 보이고 있다. 극미세 공정합금의 연성을 증대시키고자, 상대적으로 연한 고용체 또는 경한 금속간 화합물을 마이크로 크기의 초정상으로 형성시키는 연구가 활발히 진행 되어지고 있다. 이러한 마이크로 크기의 초정상은 극미세 공정합금의 연성을 증가시키기에는 효과적이지만, 강도가 큰 폭으로 낮아지는 손실을 나타내고 있다. 최근, 공정조직 만으로 이루어진 극미세 공정합금의 연성을 증대시키고자, 공정조직의 형상 및 구성상을 조절하는 등의 연구가 발표되어지고 있다. 본, 연구에서는 Ti-, Mg-계 합금에 양극화 공정조직을 유도하여 극미세 공정조직 양극화 Ti-, Mg-합금을 개발, 이러한 불균일성을 내포한 양극화 공정조직이 극미세 공정조직 양극화 Ti-, Mg-합금의 기계적 성질에 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.810-817
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• 1990

본 연구에서는 국부질점 좌표계(natural convected coordinate system)를 이 용하여 변형을 묘사하는 대변형을 고려한 탄소성 증분수식을 유도하고 또 이에 해당하 는 유한 요소 방정식을 구하였다. 국부 질점 좌표계를 사용함으로써 변형도 성분이 나 구성 방정식의 성분들에 대한 좌표 변환 과정을 생략하도록 한다. 재료는 수직 이방성으로 가정하였다. 이 수식화의 타당성을 검증하기 위하여 원형 격막의 정수압 벌징을 해석하고 해석 결과는 실험 결과와 이미 발표된 실험 및 해석 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.169-178
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• 1991

본 연구에서는 평면 변형률 강소성 유한요소법을 이용하여 유한요소 수식화를 유도하고 금형이 해석저인 함수로 묘사되는 드로잉 공정을 해석하고, 금형이 해석적인 함수로 묘사되지 않는 실제적인 자동차 성형품의 드로잉 공정을 해석하여 기존의 결과 와 비교하여 본 방법의 타당성을 검토하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2008년도 춘계학술발표대회 개요집
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• pp.27-27
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• 2008