프레스금형(press dies)에 의한 굽힘가공(bending work) 이라는 것은 평평한 블랭크(blank)를 필요로 하는 각도(角度)로 굽히는 것이다. 굽힘가공을 하면 굽혀진부분(flange)과 굽혀지지 않은 부분(web)으로 구분되며, 굽힘라인(bending line) 부분에는 굽혀진 각도(bending angle)와 굽힘반지름(bending radius)이 내측과 외측으로 성형된다. 이때, 내측 굽힘반지름의 크기는 제품의 재질별로 최소치수가 제시 된다. 제시된 최소치수 보다 작게 굽히면 절단면 굽힘부위에 덧살이 발생 하거나 외측 굽힘반지름 부위에는 균열(crack)이 생긴다. 굽힘가공에서의 외측 굽힘반지름은 자연적으로 생긴다. 그래서 외측 굽힘반지름 치수를 굽힘펀치와 다이블록으로 조정하면서 필요한 치수로 굽힐수 없다. 굽힘가공에는 V-굽힘, U-굽힘, Z-굽힘, O-굽힘, P-굽힘, 에지굽힘(edge bending), 트위스트굽힘(twist bending), 크림핑(crimping) 등이 있다.이 중에서 Z-굽힘은 굽힘라인이 2개로써 블랭크의 상면(上面)과 하면(下面)에 설정하여 상향(上向)굽힘이나 하향(下向)굽힘으로 작동되는 금형을 사용한다. Z-굽힘을 크랭크굽힘(crank bending) 이라고도 한다. 이런 구조의 금형으로 Z-굽힘가공을 하면 내측반지름은 표준치수로 굽혀진다. 표준치수라는 것은 굽힘가공에서 굽힐 수 있는 최소 굽힘반지름 치수로서 굽힘펀치의 각(角)반지름(Rp)를 뜻한다. 그런데 산업현장에서는 외측 굽힘반지름 치수를 굽힘펀치와 다이블록으로 굽힐수 없는 미세한 샤프에지(sharp edge) 형상인 매우 작은 치수(R=0.2mm)를 필요로하고 있는 바, 본 논문에서는 외측 굽힘반지름 치수를 0.2mm 이하로 굽힐수 있는 Z-굽힘가공 공법을 개발 하고자 하였다.
The bending process of a press die is to bend a flat blank to the required angle. There are V-bending, U-bending, Z-bending, O-bending etc. for bending processing, and the basic principle of calculating the unfolding length of die processing is used as the neutral plane length. Since the constant of the length value of the neutral surface is different depending on the type of bending, it is impossible to accurately calculate it. In particular, Z-bending processing is performed twice, and it is set on the upper and lower surfaces of the blank, and bending processing occurs at the same time as the upward and downward bending, and the elongation of the material occurs and the material increases. It is not possible to check with the calculated value, and it occurs in many cases where the mold is modified after start-up. This study aims to minimize die modification by developing a formula to calculate the development length of Z-bend.
Nasam S. Khater;Mahmoud H. El-Boghdadi;Nashwa M. Yossef
Steel and Composite Structures
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제51권3호
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pp.225-241
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2024
For several reasons, cold-formed steel (CFS) beams are often manufactured with holes. Nevertheless, because of holes, the reduction in the web area causes a decrease in the bending strength. Edge stiffeners are presently added around the holes to improve the bending strength of flexural members. Therefore, this research studies CFSZ-beams with stiffened holes and investigates how edge stiffener affects bending strength and failure modes. Nonlinear analysis was carried out using ABAQUS software and the developed finite element (FE) model was verified against tests from previous studies. Using the verified FE model, a parametric study of 104 FE models was conducted to investigate the influence of key parameters on bending strength of Z- sections. The results indicated that the effect of holes is less noticeable in very thin Z-sections. Moreover, adding edge stiffeners around the holes improves the flexural capacity of Z-beams and sometimes restores the original bending capacity. Because the computational techniques used to solve the CFS buckling mode with stiffened holes are still unclear, a numerical method using constrained and unconstrained finite strip method (CUFSM) software was proposed to predict the elastic distortional buckling moment for a wide variety of CFSZ-sections with stiffened holes. A numerical method with two procedures was applied and validated. Upon comparison, the numerical method accurately predicted the distortional buckling moment of CFS Z-sections with stiffened holes.
The ratcheting effect greatly challenges the design of piping components. With the assistance of the quasi-three point bending apparatus, ratcheting and the ratcheting boundary of pressurized straight Z2CND18.12N stainless steel pipe under bending loading and vertical displacement control were studied experimentally. The characteristics of progressive inelastic deformation in axial and hoop directions of the Z2CND18.12N stainless steel pipes were investigated. The experiment results show that the ratcheting strain occurs mainly in the hoop direction while there is less ratcheting strain in the axial direction. The characteristics of the bending ratcheting behavior of the pressure pipes were derived and compared under load control and displacement control, respectively. The results show that the cyclic bending loading and the internal pressure affect the ratcheting behavior of the pressurized straight pipe significantly under load control. In the meantime, the ratcheting characteristics are also highly associated with the cyclic displacement and the internal pressure under displacement control. All these factors affect not only the saturation of the ratcheting strain but the ratcheting strain rate. A series of multi-step bending ratcheting experiments were conducted under both control modes. It was found that the hardening effect of Z2CND18.12N stainless steel pipe under previous cyclic loadings no matter with high or low displacement amplitudes is significant, and the prior loading histories greatly retard the ratcheting strain and its rate under subsequent loadings. Finally, the ratcheting boundaries of the pressurized straight Z2CND18.12N stainless steel pipe were determined and compared based on KTA/ASME, RCC-MR and the experimental results.
The bending performances of sloped finger-joints in Pinus densiflora S. et Z. were tested in order to improve the strength properties of finger-joint Sloped finger-cut pieces were jointed with four kinds of adhesives(resorcinol-phenol, oilic urethane, polyvinyl acetate, and polyvinyl-acryl acetate resin). The slope ratios of finger joints were 0, 0.5, 1.0, 2.0. The MOE, MOR and defletion to maximum load in bending of sloped finger-joints and solid wood specimen were measured. The results were: 1. The efficiencies of MOE to finger and sloped finger-joints were 82% or greater in every kind of adhesives except polyvinyl-acryl acetate resin adhesive and there were some effect of slope on the MOE in a sloped finger-joint for polyvinyl-acryl acetate and oilic urethane resin adhesives. 2. The effects of slope on the MOR to sloped finger-joints were showed in every kind of adhesive, because the efficiencies of MOR increased with increasing slope ratio in sloped finger-joints. The efficiencies of MOR to slope ratios of 0 and 2.0 ranged 43~65% and 76~82%, respectively. There was almost no effect of the kinds of adhesives on the MOR to the slope ratio of 2.0. 3. It was found impossible to estimate the bending strength of sloped finger-jointed Pinus densiflora S. et Z. by using MOE. The correlation coefficient(0.124) between MOE and MOR was very low and not significant at 5% level.
As a fundamental study of developing sawdust board from thinning softwood logs from three species (Pinus densiflora S. et Z., Larix leptolepis G. and Pinus koraiensis S. et Z.), this study examined the effect of board density and resin content on physical and mechanical properties of sawdust board. As the board density increase, thickness swelling, bending strength, and Brinell hardness increased while water absorption decreased. With increasing the resin content, the bending strength and hardness increased while water absorption and thickness swelling decreased. The board made of L. leptolepis was slightly low in its water absorption, and the one made of P. koraiensis was a little high in its bending strength, while there was no definite difference between each kind of trees in their hardness values.
The Zienkiewicz-Zhu(Z/Z) error estimate is slightly modified for the hierarchical p-refinement, and is then applied to L-shaped plates subjected to bending to demonstrate its effectiveness. An adaptive procedure in finite element analysis is presented by p-refinement of meshes in conjunction with a posteriori error estimator that is based on the superconvergent patch recovery(SPR) technique. The modified Z/Z error estimate p-refinement is different from the conventional approach because the high order shape functions based on integrals of Legendre polynomials are used to interpolate displacements within an element, on the other hand, the same order of basis function based on Pascal's triangle tree is also used to interpolate recovered stresses. The least-square method is used to fit a polynomial to the stresses computed at the sampling points. The strategy of finding a nearly optimal distribution of polynomial degrees on a fixed finite element mesh is discussed such that a particular element has to be refined automatically to obtain an acceptable level of accuracy by increasing p-levels non-uniformly or selectively. It is noted that the error decreases rapidly with an increase in the number of degrees of freedom and the sequences of p-distributions obtained by the proposed error indicator closely follow the optimal trajectory.
A simple method was suggested to calculate the stress intensity factor for a one-sided patched crack with finite thickness. To consider out-of-plane bending effect resulting from the load-path eccentricity, the spring constant as a function of the through-thickness coordinate z was calculated from the stress distribution in the un-cracked plate, ${\sigma}_{yy}(y=0,\;z)$, and the displacement for the representative single strip Joint, $u_y(y=0,\;z)$. The stress Intensity factors were obtained using Rose's asymptotic solution approach and compared with the finite element results. In short crack region, two results had a little difference. However, two results were almost same in long crack region. On the other hand, the stress intensity factor using plane stress assumption was more similar to finite element result than plane strain condition.
This study examines the rustling sound characteristics of electrospun nanofiber web laminates according to layer structures. This study assesses mechanical properties and frictional sounds (such as SPL); in addition, Zwicker's psychoacoustic parameters (such as Loudness (Z), Sharpness (Z), Roughness (Z), and Fluctuation strength (Z)) were calculated using the Sound Quality Program (ver.3.2, B&K, Denmark). The result determined how to control these characteristics and minimize rustling sounds. A total of 3 specimens' frictional sound (generated at 0.63 m/s) was recorded using a Simulator for Frictional Sound of Fabrics (Korea Patent No. 10-2008-0105524) and SPLs were analyzed with a Fast Fourier Transformation (FFT). The mechanical properties of fabrics were measured with a KES-FB system. The SPL value of the sound spectrum showed 6.84~58.47dB at 0~17,500Hz. The SPL value was 61.2dB for the 2-layer PU nanofiber web laminates layered on densely woven PET(C1) and was the highest at 65.1dB for the 3-layer PU nanofiber web laminates (C3). Based on SPSS 18.0, it was shown that there is a correlation between mechanical properties and psychoacoustic characteristics. Tensile properties (LT), weight (T), and bending properties (2HB) showed a high correlation with psychoacoustic characteristics. Tensile linearity (LT) with Loudness (Z) showed a negative correlation coefficient; however, weight (T) with Sharpness (Z) and Roughness (Z), and bending hysteresis (2HB) with Roughness (Z) indicated positive correlation coefficients, respectively.
A new-styrofoam-concrete composite sandwich slab with function of heat insulation is designed. Four full-scale simply supported composite sandwich slabs with different shear connectors are tested. Parameters under study are the thickness of the concrete, the height of profiled steel sheeting, the influence of shear connectors including the steel bars and self-drilling screws. Experimental results showing that four specimens mainly failed in bending failure mode; the shear connectors can limit the longitudinal slippery between the steel profiled sheeting and the concrete effectively and thus guarantee the good composite action and cooperative behavior of two materials. The ultimate sagging bending resistance can be determined based on plastic theory. This new composite sandwich slab has high sagging bending resistance and good ductility. Additionally, these test results help the design and application of this new type of composite sandwich slab.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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