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1 Plasticity Bending Machine Tutorial (FFlex)

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3 목차 개요... 1 목적... 1 필요요건... 2 과정... 2 예상소요시간... 2 초기모델불러오기... 3 목적... 3 예상소요시간... 3 RecurDyn 모델불러오기... 4 초기 Suspension 모델시뮬레이션의실행... 5 결과보기... 5 FFlex body 생성하기... 6 목적... 6 예상소요시간... 6 Box Geometry 생성하기... 7 Box Mesh 생성하기... 8 Elastic Analysis 수행하기 목적 예상소요시간 Dynamic Modeling 수행하기 Elastic Analysis 수행하기 Plastic Analysis 수행하기 목적 예상소요시간 Plastic Modeling 수행하기 (1) Plastic Analysis 수행하기 (1) Plastic Modeling 수행하기 (2) Plastic Analysis 수행하기 (2) 결과분석및검토 목적 예상소요시간 Plastic Analysis 결과분석하기 참고설명... 36

4 Chapter 1 개요 절곡기 (Bending Machine) 은금속판을상하형틀에끼워압력을가하여굽히는기계로서, 형 (bending tool) 을교체하여여러종류의각도나형상으로굽힐수있도록만들어주는기계입니다. 이때, 절곡기를통해형성된금속판은설정된형틀에맞게변형이발생하게되는데, 이는금속의재료의성질중, 일정하중이상적용하였을때탄성영역을벗어나영구변형이발생되는소성 (Plasticity) 특성이반영된결과입니다. 따라서, 이와같은금속판의거동을확인하기위해서는일반적인탄성해석 (Elastic Analysis) 이아닌, 소성해석 (Plastic Analysis) 을수행해야합니다. 따라서, 소성해석 (Plastic Analysis) 를수행하는목적은관심이있는부재즉, RecurDyn 에서모델링된 Flexible Body 에대하여일반적으로설정되는탄성거동이아닌소성거동을나타내는재질특성 (Material Property) 을적용함으로써실제로발생하게될물체의거동을 Simulation 을통해예측하는것입니다. 그러므로본교재에서는 Flexible body 로구성된동역학시스템에대해서 Plastic Material 을어떻게적용하여소성해석을수행할수있는지살펴보고, 기존의 Elastic Material 를적용하여결과를도출하였을때와차이점을바탕으로소성해석의특징에대하여쉽게이해할수있도록설명하였습니다. 목적 본교재에서다루고자하는내용은다음과같습니다. 탄성해석을통한 Flexible Body 거동분석 소성해석을수행하기위한필요조건 소성재질을적용하는방법및특징 소성해석결과분석방법 탄성해석과소성해석결과비교분석 1

5 필요요건 본교재는 RecurDyn 에서제공되고있는 Basic Tutorial 및 FFlex 와 RFlex Tutorial 을숙지한사용자를위한것입니다. 따라서본교재를사용하기위해서는앞서언급된교재를선행해야본교재의이해를높일수있습니다. 또한 Dynamics 및 Finite Element Method 에대한이해를필요로합니다. 과정 본교재는다음과같은순서로구성되어있으며, 수행예상시간은다음과같습니다. 과정 시간 ( 분 ) 초기모델불러오기 5 FFlex body 생성하기 20 Elastic Analysis 수행하기 10 Plastic Analysis 수행하기 20 결과분석및검토 10 총합 65 예상소요시간 본교재를수행하는시간은약 65 분정도소요될예정입니다. 2

6 Chapter 2 초기모델불러오기 목적 초기모델을열어시뮬레이션을실행하고, Bending Machine 구동동작을관찰해봅시다. 5 분 예상소요시간 3

7 RecurDyn 모델불러오기 RecurDyn 실행및초기모델불러오기 : 1. 바탕화면에서 RecurDyn 아이콘을더블클릭하면, RecurDyn 이실행되면서 Start RecurDyn 다이얼로그박스가나타납니다. 2. Start RecurDyn 다이얼로그박스가나타나면닫아줍니다. 3. File 메뉴에서 Open 을클릭합니다. 4. Plasticity 튜토리얼경로에서 Plasticity_Bending_Machine_Start.rdyn 을선택합니다. ( 파일경로 : <Install Dir> \Help\Tutorial\Flexible\FFlex\Plasticity_Bending_Machine). 5. Open 을클릭합니다. 아래의그림처럼모델이보여집니다. 모델의구성은다음과같습니다. 오른쪽그림은절곡기 (Bending Machine) 의일종으로, 이송장치 (Transfer Device) 를기어와모터를사용하여윗방향으로이송시켜펀치 (Punch) 의자유낙하에의한자중으로금속판재에대해굽힘가공을수행하는기기입니다. 오른쪽그림에는가공할판재가모델링이생성돼있지않기때문에본교재를통해서판재를 Flexible Body 로생성하여적용하는방법을다음과정에서배우게됩니다. 이때, 소성재질을갖는판재는다이 (Die) 상부에놓이게되며, 자중에의해낙하되는펀치 (Punch) 에의해판재에힘을가하게됩니다. 이후판재는다이 (Die) 의형태에준한모양으로굽힘이이루어지게되며, 굽힘가공이이루어지고난뒤에는펀치 (Punch) 는이송장치의돌출부 (Teeth) 와모터장착대 (Motor Fixture) 에장착된기어 (Gear) 의맞물림으로인해다시윗방향으로이송되게됩니다. 따라서본교재에서사용되는모델의구성은크게다이, 펀치, 이송장치, 모터장착대, 기어로이루어지게되며, 판재에대한모델링은교재실습을통해생성하게됩니다. 모델저장하기 : 1. File 메뉴에서, Save As 를클릭합니다. ( 튜토리얼경로에서는직접시뮬레이션실행이불가하므로다른경로에본모델을다시저장해야합니다. ) 4

8 초기 Suspension 모델시뮬레이션의실행 불러들인모델의동작이실행되는것을이해하기위해서모델에대한초기시뮬레이션을실행합니다. 초기시뮬레이션실행하기 : 1. Analysis 탭의 Simulation Type 그룹에서, Dyn/Kin 를선택합니다. Dynamic/Kinematic Analysis 대화상자가나타납니다. 2. 다음과같이 End Time 과 Step 의수를정의합니다. End Time : 2 Step : 200 Plot Multiplier Step Factor : 1 3. Simulate 를클릭합니다. 결과보기 결과보기 : Analysis 탭의 Animation Control 그룹에서 Play 버튼을누릅니다. 모터장착대에부착된기어구동에의해이송장치가윗방향으로움직이는것을확인할수있습니다. 이후, 기어의이와맞물림이발생되지않는영역에서펀치 (Punch) 는자유낙하를수행하여다이 (Die) 와의충돌이발생합니다. 시간이지남에따라기어와이송장치와의맞물림이다시발생하게되어이송장치와펀치 (Punch) 는다시윗방향으로이송되는것을확인할수있습니다. 5

9 Chapter 3 FFlex body 생성하기 앞서설명한바와같이, 현재 RecurDyn 모델에서는소성해석을수행하기위한판재 (Plate) 모델링이생성돼있지않습니다. 따라서판재에대한유연체 (Flexible Body) 생성을위해강체를 RecurDyn 에서제공하는 Box Geometry 를통해생성한후, Mesher 를이용하여유연체를생성하는방법을배워보도록하겠습니다. 또한판재와다이 (Die), 펀치 (Punch) 와의 Contact 를정의하는과정을수행하도록하겠습니다. 목적 본장에서는 RecurDyn FFlex(Full Flex) 에서제공하는 Mesher 를사용하여새롭게생성된 Rigid Body 를 Flexible body 로변경하는방법을배우게됩니다. 20 분 예상소요시간 6

10 Box Geometry 생성하기 1. Professional 탭의 Body 그룹에서 Box icon 을선택합니다. 2. 모델링옵션에서 Point, Point 로설정된상태에서, Command Input 창에아래의값을입력합니다. -75, 0, 35 ( 입력후, Enter Key 입력 ) 75, -2, -35 ( 입력후, Enter Key 입력 ) 3. 입력이완료되면, 아래그림과같이 Box Geometry 가생성됨을확인할수있으며, Database 에서생성된 Body1 의이름을 Plate 로변경합니다. 7

11 Box Mesh 생성하기 1. Assembly 모드에서 Plate Body 를선택한뒤, 아래그림과같이마우스오른쪽버튼 Pop-up Menu 에서 Mesh 를선택합니다. 아래그림처럼 Mesh 모드로진입하여 Plate Body 만이보여집니다. 2. Geometry 탭의 Surface 그룹에서 Face 를선택합니다. 3. Box1 을선택하면 FaceSurf Operation Dialog Box 가나타나고, 이상태에서 Box 의윗면 Box1.Face4 를선택합니다. 4. Dialog Box 에서 Face4 가아래의그림과같이나타남을확인한뒤, OK 버튼을누르면 FaceSurface1 이새롭게생성됩을확인할수있습니다. 8

12 5. Mesher 탭으로이동하여 Mesh 아이콘을선택합니다. 선택과동시에아래와같이 Mesh Dialog 가나타납니다. 6. Mesh Dialog 에서다음과같이변경합니다. Target Body 에서앞서생성된 FaceSurface1 을 Working Window 에서선택합니다. Mesh Dialog 에서 Mesh Type 을그림과같이 Shell4(Quad4) 로선택합니다. Mesh Option 에서 Max Element Size 와 Min Element Size 를각각 3, 3 으로설정합니다. Mesh 버튼을누릅니다. Close 버튼을누릅니다. 7. 새롭게생성된 Plate_FE 의모델의 Database 에서아래그림과같이, PShell Property Dialog Box 를띄웁니다. 8. Property Dialog Box 에서 No.2 에속한 PShell1 의 버튼을누른후, 새롭게나타난 Property Shell Dialog Box 에서 Thickness 를기존의 10 에서 0.5 로변경하고난뒤, Close 버튼을누릅니다. 9. Property Dialog Box 에서 No.2 에속한 PShell1 의 Mt. 버튼을눌러아래와같이, Material Dialog 9

13 Box 를띄웁니다. 새롭게나타난 Material Dialog Box 에서 No.2 에속한 버튼을눌러아래와같이설정을변경합니다. Young s Modulus 의값을 200,000 에서 150,000 으로변경합니다. Nu 를체크한후, Poisson s Ratio 를 0.3 으로변경한후, Close 버튼을누릅니다. 상위 Dialog Box 들의 OK 를눌러모든 Dialog Box 들을닫습니다. 10. FFlex Edit 그룹에포함된 B.C 아이콘을선택한후, 나타나는 Dialog Box 에서 Add/Remove 버튼을누릅니다. Keyboard 의 Shift key 와 Z key 를동시에눌러 Working Plane 을 ZX 평면으로정렬한후, 아래그림과같이중앙에위치한노드들을마우스를이용하여모두선택합니다. B.C 를부여할노드들의선택이완료되면, 마우스오른쪽버튼을눌러 Finish Operation 을선택합니다. (( 참고로선택된노드중, 제일오른쪽 Node ID 가 50104) 10

14 11. 다음의 방법을 다시나타난 B.C. Property Dialog Box 에서아래그림과같이, Y 에대한선택을해제합니다. 이후, OK 버튼을누르면화면에새롭게생성된 Boundary Condition 을확인할 수 있습니다. 이용하여상위모드로되돌아옵니다. Working 창에서마우스오른쪽버튼을눌러 Pop-up menu 에서 Exit 를선택합니다. 또는 Mesher 탭의 Mesher 그룹에서 Exit Icon 를선택합니다. Tip: FFlex Body 로모델링된판재의변형이예상되지않는중앙부위대해서하중의가해지는방향인 Y 축에대해서만구속을해제하고나머지 DOF 에대해서는구속을부여함으로써, 보다빠른해석결과를도출할수있도록 Boundary Condition 을부여하였습니다. 11

15 Chapter 4 Elastic Analysis 수행하기 목적 본장에서는완성된 FFlex body 를이용한모델링및해석수행을완료하고결과를확인하는방법을배우게됩니다. 10 분 예상소요시간 12

16 Dynamic Modeling 수행하기 Patch Set 생성하기 : 1. Plate_FE 를마우스로더블클릭하여, Body Edit mode 로진입합니다. 2. FFlex Edit 탭의 Set 그룹에서 Patch Set Icon 을선택합니다. 3. 아래의다이얼로그에서 Add/Remove 버튼을클릭하고 Mouse 왼쪽버튼을누른채마우스를 Drag 하여 Body 전체를선택합니다. 4. Mouse 오른쪽버튼을눌러 Pop-up Menu 에서 Finish Operation 을선택합니다. 5. Patch Set Dialog 에서 OK 버튼을누릅니다. Database 에서 SetPatch1 이생성되었음을확인합니다. 6. 다시 Patch Set Icon 를선택한뒤, 3~ 4 번의과정을반복하여또하나의 Patch Set 을생성합니다. 이후나타난 Patch Set Dialog Box 에서아래그림과같이, Preview Normal 의체크버튼을활성화시키고 Normal Adjust 영역의 Automatic 에포함된 Switch 버튼을누릅니다. ( 이과정은 Shell 의양면에모두 Contact 을정의하기위해 2 개의 Patch Set 을만드는것입니다.) 13

17 7. Patch Set Dialog 에서 OK 버튼을누릅니다. Database 에서 SetPatch2 가생성되었음을확인합니다. 8. Patch Set 이생성되었음을확인한뒤, FFlex Edit 탭의 Exit 그룹에서 Exit Icon 을눌러상위모드로되돌아옵니다. Contact 생성하기 : 1. Professional 탭에서 Contact 그룹에포함된 Geo Surface Contact 아이콘을선택한후, 모델링옵션을 Surface(PatchSet), Surface(PatchSet) 로변경합니다. 2. 아래그림과같이, Geo Surface Contact 의 Base Body 로지정될 Punch.FaceSurface1 로선택하고, Action Body 로지정될 Plate_FE.SetPatch1 를선택합니다. 이후, Database 에 GeoSurContact3 이생성된것을확인할수있습니다. 3. 다시 Geo Surface Contact 아이콘을선택하고, 아래그림과같이 Geo Surface Contact 의 Base 와 Action Body 가될부분을선택하여 GeoSurfaceContact4 를생성합니다. Base Body 는 Die.FaceSurface1 을선택합니다. 14

18 Action Body 는 Plate_FE.SetPatch2 선택이쉽지않기때문에마우스오른쪽버튼을눌러 Pop-up 메뉴에서 Select List 를선택한뒤, 나타난 Dialog Box 에서 Plate_FE.SetPatch2 를체크하도록합니다. 4. 생성된 Geo Surface Contact 가올바르게설정되어있는지확인하기위하여생성한 GeoSurfaceContact4 를선택한뒤, Property Dialog Box 가나타나도록합니다. 5. Definition of the Action Geometry 에포함된 Contact Geometry 버튼을눌러 Surface Patch Dialog Box 에서 Bounding Buffer Length 의값을 25 로변경합니다 15

19 6. Database 에존재하는 GeoSurContact3 에대해서는 Normal Direction 은 Up 으로그대로놓아둔채, Plate_FE.SetPatch1 에대한 Bounding Buffer Length 의값만을 25 로변경합니다. 16

20 Elastic Analysis 수행하기 이전과정을통해서생성된 FFlex Body 와 Elastic Analysis 를수행하기위한 Contact 정의를바탕으로시뮬레이션을실행합니다. 시뮬레이션실행하기 : 1. Analysis 탭의 Simulation Type 그룹에서, Dyn/Kin 를선택합니다. Dynamic/Kinematic Analysis 대화상자가나타납니다. 2. 다음과같이 End Time 과 Step 의수를정의합니다. End Time : 2 Step : 200 Plot Multiplier Step Factor : 1 3. Simulate 를클릭합니다. 결과보기 : Analysis 탭의 Animation Control 그룹에서 Play 버튼을누릅니다. 기존강체모델링에서펀치 (Punch) 와다이 (Die) 의접촉으로만구동하던모습과는달리, 새로생성된 Plate_FE 유연체가펀치와다이사이에서접촉이발생함에따라이송장치 (Transfer Device) 의거동이다르게나타남을확인할수있습니다. 즉, Plate_FE 유연체의탄성으로인해자유낙하로하강하는펀치에마치스프링요소처럼작용하여이송장치가크게튀어오르는현상을볼수있습니다. 이는실제현상에서는일어나지않는결과입니다. 이와같은결과를도출하게된이유는 Plate_FE 유연체의속성이소성이아닌탄성만이존재하는상태이기에, 큰변형이일어남에도불구하고, 원위치로되돌아가려는성질이강하여마치판스프링과같은역할을하기때문입니다. 이로인해, 기어 (Gear) 의도움없이상승한이송장치는기어와이송장치의구동메커니즘으로인해유낙하를할수없는상태에이르게됩니다. 따라서, 실제현상에서볼수있는판재의형태및이송장치의구동을위해서는유연체속성에소성의성질을부여하여 Elastic Analysis 가아닌 Plastic Analysis 를수행할필요가대두하게됩니다. 17

21 Contour 결과확인하기 : 1. Flexible 탭의 FFlex 그룹에서 Contour Icon 을선택합니다. Contour Dialog 가나타납니다. 2. Contour Dialog Box 에서다음과같이변경합니다. Dialog 중간에위치한 Calculation 버튼을누릅니다 Show Min/Max 를체크합니다. OK 버튼을눌러결과를확인합니다. 3. Analysis 탭의 Animation Control 그룹에서 Play 버튼을누릅니다. 아래그림과같이, Plate_FE 에대한 Contour 결과를보다자세히확인하기위해서, Toolbar 에서 Wireframe 아이콘을누른후, Animation 을실행시킵니다 초에서 Maximum Von-Mises Stress 결과가약 2970Mpa 이도출됨을확인할수있습니다. 18

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23 Chapter 5 Plastic Analysis 수행하기 목적 본장에서는 Elastic Analysis 를수행한후, 사용된 FFlex body 에 Plastic Material 을적용하는방법및해석을수행완료하고결과를확인하는방법을배우게됩니다. 20 분 예상소요시간 20

24 Plastic Modeling 수행하기 (1) Plastic Material 생성하기 : 1. Plate_FE 를마우스로더블클릭하여, Body Edit mode 로진입합니다. 2. Database 에서아래그림과같이, Material Property Dialog Box 를띄웁니다. 3. Property Dialog Box 에서 No.2 에속한 Mat_Property_2 의 drop-down 메뉴에서 Plastic / Isotropic 을선택하고, 오른쪽에위치한 버튼을눌러, Plastic Isotropic Property Dialog Box 를나타나게합니다. 4. Plastic Isotropic Dialog Box 에서아래와같이설정을변경합니다. Young s Modulus 의값을 200,000 에서 150,000 으로변경합니다. Nu 를체크한후, Poisson s Ratio 를 0.3 으로변경합니다. Multi-linear 에표기된 Plastic Strain 과 Yield Stress 값을 Add 버튼을눌러새로운행을추가한후, 아래의표와같이입력합니다. 21

25 5. Diagram 영역에서이전단계에서수행한데이터값이제대로설정되었는지확인해보기위해다이얼로그맨아래의 Stress-Strain Relation 오른쪽에위치한 Draw 버튼을눌러그래프가아래의그림과같은지확인합니다. 6. FFlex Edit 그룹에 Output 아이콘을선택한후, 나타나는 Dialog Box 에서 Add/Remove 버튼을누릅니다. Keyboard 의 Shift key 를누른상태에서아래그림과같이, 5 개의 node 를마우스로선택합니다. 노드들의선택이완료되면, 마우스오른쪽버튼을눌러나타나는 Pop-up Menu 에서 Finish Operation 을선택합니다 7. Outputs Dialog 에서 OK 버튼을누릅니다. 8. Output1 이생성되었음확인한뒤, FFlex Edit 탭의 Exit 그룹에서 Exit Icon 을눌러상위모드로되돌아옵니다. 9. File 메뉴에서, Save As 를클릭한다음, Plasticity_Bending_Machine_Isotropic.rdyn 으로저장합니다. 22

26 Plastic Analysis 수행하기 (1) 이전과정을통해서생성된 Plastic Material 이적용된 Plastic Analysis 결과를확인하기위해서다음과같이시뮬레이션을실행합니다. 시뮬레이션실행하기 : 1. Analysis 탭의 Simulation Type 그룹에서, Dyn/Kin 를선택합니다. Dynamic/Kinematic Analysis 대화상자가나타납니다. 2. 다음과같이 End Time 과 Step 의수를정의합니다. End Time : 2 Step : 200 Plot Multiplier Step Factor : 1 Output File Name : Isotropic_Plasticity 3. Simulate 를클릭합니다. 23

27 결과보기 : Analysis 탭의 Animation Control 그룹에서 Play 버튼을누릅니다. Elastic Analysis 결과와달리, Plastic Analysis 결과에서는자유낙하로하강하는펀치 (Punch) 에의해소성재질이부여된판재는다이 (Die) 의 V 자모양을유지한채변형된형태를유지함을확인할수있습니다. 또한 Elastic Analysis 에서나타난탄성에의한반발력이제거되었으므로이송장치 (Transfer Device) 가크게튀어오르는현상역시사라졌습니다. 이로인해일정시간이후이송장치는기어 (Gear) 의맞물림으로인해다시상승하는메커니즘이정상적으로동작하여, 펀치의다음차례자유낙하를준비하게됩니다. 24

28 Contour 결과확인하기 : 1. Flexible 탭의 FFlex 그룹에서 Contour Icon 을선택하여 Contour Dialog 를띄웁니다. 2. Contour Dialog Box 에서다음과같이변경합니다. Dialog 중간에위치한 Calculation 버튼을누릅니다 Show Min/Max 를체크합니다. OK 버튼을눌러결과를확인합니다. 3. Analysis 탭의 Animation Control 그룹에서 Play 버튼을누릅니다. 아래그림과같이, Plate_FE 에대한 Contour 결과를보다자세히확인하기위해서, Toolbar 에서 Wireframe 아이콘을누른후, Animation 을실행시킵니다 초에서 Maximum Von-Mises Stress 이약 Mpa 이고 1.52 초이후에는약 Mpa 의잔류응력 (residual stress) 이지속적으로나타남을확인할수있습니다. 25

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30 Plastic Modeling 수행하기 (2) Plastic Material 생성하기 : 1. Plate_FE 를마우스로더블클릭하여, Body Edit mode 로진입합니다. 2. Database 에서아래그림과같이, Material Property Dialog Box 를띄웁니다. 3. Property Dialog Box 에서 No.2 에속한 Mat_Property_2 의 drop-down 메뉴에서 Plastic / Isotropic + Kinematic 을선택하고, 오른쪽에위치한 버튼을누른후, Plastic Isotropic-Kinematic Property Dialog Box 를나타나게합니다. 4. Plastic Isotropic-Kinematic Dialog Box 에서아래와같이설정을변경합니다. (Young s Modulus 와 Nu 의경우, Plastic Modeling 수행하기 (1) 을진행했다면변경할필요가없습니다.) Young s Modulus 의값을 200,000 에서 150,000 으로변경합니다. Nu 를체크한후, Poisson s Ratio 를 0.3 으로변경합니다. Multi-linear 에표기된 Plastic Strain 과 Yield Stress 값을 Add 버튼을눌러새로운행을추가한후, 아래의표와같이입력합니다. 27

31 Kinematic Hardening (Hk) 에 160 을입력합니다. 5. Diagram 영역에서이전단계에서수행한데이터값이제대로설정되었는지확인해보기위해 Stress-Strain Relation 오른쪽에위치한 Draw 버튼을누릅니다. 생성된그래프가아래의그림과같은지확인합니다. 6. FFlex Edit 탭의 Exit 그룹에서 Exit Icon 을눌러상위모드로되돌아옵니다. 7. File 메뉴에서, Save As 를클릭한다음, Plasticity_Bending_Machine_Isotropic_Kinematic.rdyn 으로저장합니다. 28

32 Plastic Analysis 수행하기 (2) 이전과정을통해서수정된 Plastic Material 이적용된 Plastic Analysis 결과를확인하기위해서다음과같이시뮬레이션을실행합니다. 시뮬레이션실행하기 : 1. Analysis 탭의 Simulation Type 그룹에서, Dyn/Kin 를선택합니다. Dynamic/Kinematic Analysis 대화상자가나타납니다. 2. 다음과같이 End Time 과 Step 의수를정의합니다. End Time : 2 Step : 200 Plot Multiplier Step Factor : 1 Output File Name : Isotropic_Kinematic_Plasticity 3. Simulate 를클릭합니다. 29

33 결과보기 : Analysis 탭의 Animation Control 그룹에서 Play 버튼을누릅니다. Plastic Analysis 수행하기 (1) 의결과와마찬가지로, 자유낙하로하강하는펀치 (Punch) 에의해소성재질이부여된판재는다이 (Die) 의 V 자모양을유지한채변형된형체를유지함을확인할수있습니다. 또한, 일정시간이후이송장치는기어 (Gear) 의맞물림으로인해다시상승하는메커니즘을통해, 펀치의다음차례자유낙하를준비하게됩니다. 30

34 Contour 결과확인하기 : 1. Flexible 탭의 FFlex 그룹에서 Contour Icon 을선택하여 Contour Dialog 를띄웁니다. 2. Contour Dialog Box 에서다음과같이변경합니다. Dialog 중간에위치한 Calculation 버튼을누릅니다 Show Min/Max 를체크합니다. OK 버튼을눌러결과를확인합니다. 3. Analysis 탭의 Animation Control 그룹에서 Play 버튼을누릅니다. 아래그림과같이, Plate_FE 에대한 Contour 결과를보다자세히확인하기위해서, Toolbar 에서 Wireframe 아이콘을누른후, Animation 을실행시킵니다. 31

35 1.23 초에서 Maximum Von-Mises Stress 가약 Mpa 이고, 1.53 초이후에는약 Mpa 의잔류응력이지속적으로나타남을확인할수있습니다. 32

36 Chapter 6 결과분석및검토 목적 본장에서는두종류의 Plastic Material 을적용한 Plastic Analysis 결과를분석하고, Elastic Analysis 와의차이점에대해서도살펴봅니다. 10 분 예상소요시간 33

37 Plastic Analysis 결과분석하기 Metal Plasticity 에대한이론적설명 : 이전단계에서유연체로모델링된판재는펀치로부터하중을받아영구변형, 즉소성변형 (Plastic deformation) 을일으키게되는데, 이때, 발생되는응력 (Stress) 크기를항복응력 (Yield Stress) 이라고합니다. 응력에대한표현방법은 3 차원공간상에서 X, Y, Z 축을설정한뒤, 구혹은다각형형태의 3 차원모양으로나타낼수있는데, 3 차원형상의표면혹은곡면을항복곡면 (Yield Surface) 이라고합니다. 실제금속판을구성하는연성재료의특성은탄성영역을지나소성영역으로이동한상태에서하중을해제하고다시하중을가하게되면재료의항복응력이재료의변형과더불어더크게증가하는현상이발생하는데이를경화 (Hardening) 로표현합니다. 따라서, 소성재질의특성을나타내는대표적인속성은경화 (Hardening) 로표현될수있으며, 경화는크게두가지방법으로표현할수있습니다. 첫번째는항복곡면이모든방향으로동일한크기로증가하는등방성경화 (Isotropic Hardening) 이고, 두번째는항복곡면의크기는동일하게유지한채, 곡면의중심이이동하는이동성경화 (Kinematic Hardening) 입니다. 등방성경화의물리적인특징은소성영역에진입한상태의항복응력크기 (+Y) 가인장하중을제거하고압축하중을부여하면항복응력크기가 Y ( Y-2*Y ) 가될때까지 Stress-Strain 관계에서선형의특징을나타내는탄성거동 (Elastic Behavior) 를나타내게됩니다. 반면, 이동성경화의물리적특징은초기항복응력크기 (I) 를지나소성영역에진입한상태의항복응력크기 (+Y) 가인장하중을제거하고압축하중을부여하면항복응력크기가 Y-2*I 로될때까지 Stress- Strain 관계에서선형의특징을나타내는탄성거동 (Elastic Behavior) 를나타내게됩니다. 34

38 RecurDyn 에서제공되는방법은 Isotropic Hardening 방법과 Isotropic Hardening 과 Kinematic Hardening 결합한 Isotropic + Kinematic Hardening 방법두가지를제공하고있습니다. 본교재에서사용된절곡기 (Bending Machine) 의경우, 다이 (Die) 의자유낙하로인해금속판과충돌을일으켜굽힘현상이발생하고난뒤, 외부로부터또다른하중이부여되는상태가아니므로 Isotropic Hardening 과 Kinematic Hardening 선정으로인한물리적차이는크게나타나지않습니다. 하지만 Kinematic Hardening (Hk) 값을입력함으로써경화계수 (Hardening Modulus) 의변화가발생하여소성영역의기울기 (Plastic Modulus) 를다르게나타남에따라잔류응력및영구변형률이다르게나타날수있습니다. Plastic Analysis (1) (2) 결과비교 Plot 결과비교하기 : 1. Analysis 탭의 Plot 그룹에서, Result 을선택하여 Plot 모드로진입합니다. Modeling 작업창에서 Plot 작업창으로변경되어나타납니다. 2. Home 탭에포함된 Import and Export 그룹에서, Import 를누릅니다. Import 대화상자에서 2 번의 Plastic Analysis 를수행하여생성된 *.rplt file 을선택합니다. 첫번째해석에서생성된 Output Folder 에서 Isotropic_Plasticity.rplt 를선택합니다. 다시 Import 아이콘을누른후, 두번째 simulation 후, 생성된 Output Folder 에서 Isotropic_Kinematic_Plasticity.rplt 를선택합니다. ( 만일 Isotropic+Kinematic 해석을마친상태에서곧바로 Plot 모드로진입했다면이파일은자동으로 Import 되어있습니다.) 3. 아래그림과같이, Database 에서불러들인두개의 rplt file 정보가존재함을확인할수있습니다. 35

39 Isotropic_Plasticity 오른쪽에위치한 + 버튼을누릅니다. 새롭게나타난 Tree 구조에서 FFlex_Bodies-Plate_FE.Output1-Plate_FE_Node5033, Bottom- Bottom 이름왼쪽에위치한 + 버튼을연속해서누른후, 최종적으로 EMISES_T 를선택합니다. 마우스오른쪽버튼을누르면나타나는 Pop-up 메뉴에서 Multi Draw 를선택합니다. 4. 상기그림과같이 Plot 작업창에두개의그래프가나타남을확인할수있습니다 번의과정에서 EMISES_T 대신 SMISES 를선택한뒤, Multi Draw 를선택하면오른쪽그림과같은결과를얻을수있습니다. 결과분석하기 위에서그려본결과그래프는다음과같은의미를가집니다. Total Strain 의결과는 Plastic Strain 과 Elastic Strain 이반영되어금속판재의영구변형률을초래하게됩니다. 그리고소성재질로서 Isometric Hardening 과 Isometric + Kinematic Hardening 을각각적용하였을때, 동일한다중선형모델 (Multi-Linear Model) 을사용하였음에도불구하고그결과가다르게나타남을확인할수있습니다. 이는앞서이론적설명부분에서언급한소성영역의기울기가달라지기때문입니다. Von-Mises 결과에서확인한바와같이, 금속판재는외부충격으로인한변형이발생된이후에는일정한크기의응력, 즉잔류응력이존재하게됩니다. 참고설명 다중선형모델 (Multi-Linear Model) 36

40 소성영역에서사용되는 Stress-Strain 관계는특정수식으로표현할수있으나, 본튜토리얼에서는여러선형의데이터를입력하여이를바탕으로소성계수 (Plastic Modulus) 를구하는다중선형모델 (Multi-Linear Model) 을사용하였습니다. 이와같은방법은일반부재의 Plastic Strain vs. Yield Stress 에대한실험데이터를추출하여그결과를입력함으로써, 다중선형모델을생성할수있습니다. 상기그림과같이, 실험을통하여얻은 Plastic Strain(x), Yield Stress(y) 에해당되는값을얻은후, 앞절에서설명한 Plastic Isotropic Dialog Box 의 Multi-linear 에각각의값을입력하면 Stress-Strain Diagram 이파란색선으로생성되게됩니다. 이때, 주의해야할점은 Stress-Strain Diagram 에서소성영역의 Strain 은 Total Strain 즉, Plastic Strain 과 Elastic Strain 이포함된결과이므로, 데이터입력시, Plastic Strain 결과만입력해야합니다. 실제실험으로 Plastic Strain 값을얻는방법은항복응력이상이하중을가한후, 힘을제거하여최종변형된시편의변형량을측정함으로써 Plastic Strain 을얻을수있습니다. Thanks for participating in this tutorial! 37