유한요소해석과 다변수해석에 의한 선상가열 변형관계식

Abstract

선박의 곡외판은 냉간가공과 열간가공(선상가열) 과정을 거쳐 제작된다. 선상가열의 자동화 및 기계화에 대한 연구가 다양하게 수행되어 오고 있다. 특히 가열조건과 잔류 변형 사이의 관계규명은 자동화 및 기계화를 위한 주요 요소로 생각된다. 본 연구는 그러한 관계를 규명하기 위하여 일련의 체계적인 과정을 제시하고 관계식을 제안하였다. 선상가열에 의한 변형은 3차원 열탄소성 변형현상으로 정식화될 수 있으며, 열탄소성 변형현상을 유한요소해석을 이용하여 다양한 가열조건에 대한 수치해석을 수행하였다. 유한요소법의 유용성을 검증하기 위하여 실험을 수행하였고 그 유용성을 확인하였다 변형관계식에 사용된 입력변수는 차원해석을 통하여 선정하였다. 유한요소법을 이용하여 얻어진 결과를 활용하여 선상가열에 의한 변형관계식을 추정하기 위하여 다변수해석과 다차원 보관과정을 예시하였다. 일련의 과정을 통하여 본 연구는 선상가열의 가열조건과 잔류 변형 사이의 관계식을 선정하기 위한 방법을 제안하였다. Sequential process of roll-bending and line heating has been used to deform the curved hull-plates in shipyards. A growing interest for the mechanization or automation of the line heating process has been noted. Relations between heating conditions and residual deformations are important components needed for the mechanization. The residual deformations are investigated by using a thermal elastic-plastic analysis based on the finite element analysis(FEA). Several experiments are also performed to examine the validity of the results of FEA. The input parameters of line heating are suggested by dimensional analysis of line heating. The dimensional analysis can extract the primary input-parameters of line heating. The relations between the heating conditions and the residual deformations are set up by multi-variate analysis and multiple-regression method. This study suggests a method for the relation between the heating conditions and the deformations lying under the line heating.