금속의 소성변형에 필요한 일의 일부는 전표면자유에너지 (Total Surface Free Energy)의 변화에 소모된다. 전표면자유에너지 변화는 비표면 자유에너지 (Specific Surface Free Energy)에 의해 변화하며 비표면자유에너지는 분위기에 따라 달라 진다. 열역학적규명, 체적불변율과 흡착으로 인한 두 개의 판이하게 다른 강화 혹은 약화를 초래하는 전위(Dislocation) 상호작용기구를 기반으로 금속의 소성변형으로 인한 가공경화, 응력 및 에너지에 미치는 분위기의 영향을 이론식으로 도출했다. 이론식은 진공중금속표면장력 (${\gamma}$$_{s}$), 개면장력 (${\gamma}$$_{se}$ ), 포면전위밀도($\rho$$_{s}$), 내부전위 밀도($\rho$$_{i}$)와 표면노출율(f)의 함수로 표시할 수 있었다. 이론식을 이용하여 각기 다른 분위기내에서의 금속의 기계특성을 예측 비교해봤다.다.다.
This paper is concerned with crash analysis for an auto-body member with the forming effect. Auto-body members such as a front frame assembly are fabricated with sheet metal forming processes that induce forming histories such as the plastic work hardening and non-uniform thickness distribution. Numerical simulation is carried out with LS-DYNA3D in order to identify the forming effect on the crashworthiness. The crash analysis of the front frame assembly with the forming effect leads to a different result from that without the forming effect. Crashworthiness such as the load-carrying capacity, the crash mode and the energy absorption are calculated to investigate and identify the forming effect. It is fully demonstrated that the design of auto-body members needs to consider the forming effect for accurate assessment of the load-carrying capacity and the deformation mechanism of the formed members.
스웨이징(swaging)제조 공정의 컴퓨터 시뮬레이션에 관한 연구를 수행하기 위하여 상용 소프트웨어를 사용하였다. 시행오차를 통하여 획득한 경험에 기반을 두어 튜브 스웨이징 공정의 시뮬레이션이 이루어졌으며, 변형 경화 지수(strain hardening exponent) n과 소성계수(plastic modulus) K는 튜브재료의 실제 인장 측정 시험을 통하여 얻어졌다. 두 종류의 서로 다른 다이와 튜브 형상을 사용하여 비교하였다. 전처리는 HyperMesh(r), 해석은 LS-DYNA(r), 후처리는 LS-TAURUS(r)를의 상용 소프트웨어를 사용하였으며, 본 연구에서 얻어진 결과들을 문헌에서 이용 가능한 결과들과 비교하였다.
본 논문에서는 유한요소해석을 통해 연소시험 과정 중 발생한 내열 구조품의 파단현상이 분석되었다. 구조 불안정성은 소성변형으로 인한 것으로 이는 급격한 열하중의 변화에서 비롯된 것이다. 한편 소성변형 국부화 현상을 이해하기 위해 Armstrong-Frederick과 Phillips 경화식을 이용, 이중후방응력 구성방정식이 제안되었으며, 또한 본 모델은 연속체 파손역학과 조합되었으며 광범위한 소성변형거동을 보일 수 있다. 수치해석을 통해 소성변형 집중 현상은 지배적인 후방응력의 전개에 의존하는 것으로 나타났다. 또한 물체 내에서의 파손 현상은 소성변형 집중을 가속화하는 것으로 밝혀졌다.
In the present work, the evolution rules for the internal variables including continuum damage factors are obtained using the thermodynamic framework, which are in turn facilitated to derive the elastic-plastic constitutive relation for the particulate composites. Using the Mori-Tanaka scheme, the homogenization on state and internal variables such as back-stress and damage factors is carried out to procure the rate independent plasticity relations. Moreover, the degradation of mechanical properties of constituents is depicted by the distinctive damages such that the phase and interfacial damages are treated individually accordingly, whereas the kinematic hardening is depicted by combining the Armstrong-Frederick and Phillips' back-stress evolutions. On the other hand, the present constitutive relation for each phase is expressed in terms of the respective damage-free effective quantities, then, followed by transformation into the damage affected overall nominal relations using the aforementioned homogenization concentration factors. An emphasis is placed on the qualitative analyses for strain localization by observing the perturbation growth instead of the conventional bifurcation analyses. It turns out that the proposed constitutive model offers a wide range of strain localization behavior depending on the evolution of various internal variable descriptions.
Decomposed granite soils are in a wide range of conditions depending on the degrees of weathering. This paper is intended to examine laboratory tests such as consolidation tests and conventional triaxial compression tests conducted in order to find out the mechanical properties of Cheongju granite soil. Along with the foregoing, the results of basic physical tests conducted in order to grasp the physical properties of Cheongju granite soil were described and based on the results, methods to calculate the mechanical parameters of numerical approaches using Lade's double surface work-hardening constitutive model were examined. Finally, it is intended to explain the stress properties of Cheongju granite soil used as a geotechnical material based on its shear behavior and critical state concept using the results of isotropic consolidation tests and triaxial compression tests. As a conclusion, it can be seen that in the relationship between confining stress and maximum deviator stress, the slope is maintained at a constant value of 2.95. In the drained CTC test, maximum deviator stress generally existed in a range of axial strain of 6~8% and larger dilatancy phenomena appeared when confining stress was smaller. Finally, based on the results of the CTC tests on Cheongju granite soil, although axial strain, deviator stress and pore water pressure showed mechanical properties similar to those of overconsolidated soil, Cheongju granite soil showed behavior similar to that of normally consolidated soil in terms of volumetric strain.
본 연구에서는 자유단조용 프레서를 이용하여 돌출부가 있는 비대칭 중공형단 조 제품을 생산할 수 있도록 금형장치를 설계.제작하고, Fig.1에서 보는 바와 같이 경 사진 돌출부가 있는 비축대칭 복합단조에 UBET를 적용하여 해석하였다. 단조시편은 원주형태를 가지도록 하였다. 즉 원주형 소재가 요구되는 비축대칭 단조제품으로 변 형되는 과정에서 단조하중, 재료가 돌출부를 충만하도록 하는 유동특성, 재료가 돌출 부로 차들어가는 속도 등에 영향을 주는 인자(예:펀치 직경의 크기, 금형 상하면의 각 도)의 특성을 이론적으로 해석하고 실험으로 확인하였다.
This study examines the effect of microstructural factors on the strength and deformability of ferrite-pearlite steels. Six kinds of ferrite-pearlite steel specimens are fabricated with the addition of different amounst of Mn and V and with varying the isothermal transformation temperature. The Mn steel specimen with a highest Mn content has the highest pearlite volume fraction because Mn addition inhibits the formation of ferrite. The V steel specimen with a highest V content has the finest ferrite grain size and lowest pearlite volume fraction because a large amount of ferrite forms in fine austenite grain boundaries that are generated by the pinning effect of many VC precipitates. On the other hand, the room-temperature tensile test results show that the V steel specimen has a longer yield point elongation than other specimens due to the highest ferrite volume fraction. The V specimen has the highest yield strength because of a larger amount of VC precipitates and grain refinement strengthening, while the Mn specimen has the highest tensile strength because the highest pearlite volume fraction largely enhances work hardening. Furthermore, the tensile strength increases with a higher transformation temperature because increasing the precipitate fraction with a higher transformation temperature improves work hardening. The results reveal that an increasing transformation temperature decreases the yield ratio. Meanwhile, the yield ratio decreases with an increasing ferrite grain size because ferrite grain size refinement largely increases the yield strength. However, the uniform elongation shows no significant changes of the microstructural factors.
복합재의 사전변형률과 형상기억합금의 형상기억효과를 유발하는 형상기억합금의 상변화량과의 관계를 예측하기 위하여 Eshelby의 등가개재물법과 Mori-Tanaka의 평균장이론을 이용한 새로운 3차원 모델을 제안하였다. 복합재 모델은 가공경화 현상을 갖는 알루미늄을 모재로, 단섬유 TiNi 형상기억합금을 강화재로 사용하였다. 모델 해석에 의하면 사전 변형률이 지극히 작은 영역에서는 사전변형률이 모두 강화재의 형상기억 효과를 유발하고, 이 보다 큰 영역에서 사전 변형률은 강화재의 형상기억 효과와 모재의 소성변형에 의한 것으로 나타났다. 이러한 복합재의 강화기구는 모재의 가공경화 현상과 형상기억 효과에 의한 항복응력 증가를 분리하여 제시되어야 한다.
AISI 4140 steel is widely used in various mechanical components owing to its superior mechanical properties. Surface hardening techniques are often used to further improve the properties, particularly for applications with moving components. The aim of this research is to understand the effect of heat treatment process on surface properties and tribological characteristics of AISI 4140 steel. In this work, we prepare two different AISI 4140 steel specimens- one cooled by air and one by oil- and determine surface properties such as surface topography and roughness using a confocal microscope. We also observe the cross-sections of the specimens using a scanning electron microscope to understand the difference in the material structure. In addition, we assess the hardness with respect to the distance from the surface using a micro-Vickers hardness tester. After characterizing the surfaces of the specimens, we investigate the wear characteristics of the specimens under hydrodynamic lubrication. The results show the presence of grooves on the surface of the oil-cooled specimens. It is likely that such grooves are formed during the cooling process using the oil. However, we observe no other significant differences in the surface properties of the specimens. The wear test results show the occurrence of severe wear on the oil-cooled specimens, which may be due to the groove formed on the surface. The results of this work may be helpful to improve surface properties using surface hardening techniques from a tribological perspective.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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