회전하는 다중강구의 무작위 충돌에 의한 3차원 유한요소 잔류응력해 :Three-dimensional finite element residual stress fields induced by random impacts of multi-shot with rotation

주윤범

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자료유형: 학위논문

저자정보: 주윤범 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 정성균

발행연도: 2014

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2014

회전하는 다중강구의 무작위 충돌에 의한 3차원 유한요소 잔류응력해

주윤범 기계공학과 2014.01 학위논문

2013

유한요소해석을 이용한 회전하는 단일숏 충돌시의 피닝잔류응력 예측

주윤범 , 김태형 , 정성균 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2013.10 학술대회자료

회전하는 이중 숏의 충돌에 의한 유한요소 피닝잔류응력해의 예측

주윤범 , 김태형 , 정성균 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 2013.10 학술대회자료

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숏피닝은 구조부품의 피로특성을 향상시키기 위한 표면처리 기술로써 다양한 산업분야에서 많이 이용되고 있다. 특히 피로특성에 영향을 주는 숏피닝 잔류응력을 해석적으로 예측하는 연구들도 많이 보고되고 있으나 아직 숏볼의 회전효과가 고려되지는 않았다.
본 연구에서는 임펠러형 숏피닝 장비에 기초한 숏볼의 회전이 고려된 유한요소모델을 제시한다. 먼저 단일 숏볼의 충돌해석을 통해 회전의 영향을 살펴보았다. 이어서 연속충돌 해석을 수행하였다. 마지막으로 해석모델에 변형률 속도를 고려하여 실험적 피닝조건이 반영된 다중숏 무작위 충돌해석을 수행하였다.
단일 숏볼의 충돌해석 결과 회전을 고려할 경우 더 큰 압축잔류응력이 발생되었다. 연속충돌 해석결과 75°의 투사각에서 최대압축잔류응력을 보였고 3개 이상의 숏볼이 충돌하면 잔류응력은 수렴하였다. 다중숏 무작위 충돌해석 결과 평균면적법으로 구해진 해석해는 XRD 실험해에 근접함을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 숏볼의 회전이 고려된 유한요소 모델은 앞으로 다양한 소재들에도 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

#FE analysis of shot peening

1. 서론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구목적 및 내용 3
2. 이론적 고찰 5
2.1 숏피닝 개념 5
2.2 숏볼의 운동 11
2.3 숏피닝 잔류응력 13
3. 단일충돌 잔류응력 해석 15
3.1 유한요소모델 및 해석 입력변수 15
3.1.1 재료물성 및 유한요소해석 입력변수 17
3.1.2 유한요소모델 및 경계조건 20
3.2 단일 회전충돌 유한요소 피닝잔류응력 20
3.2.1 투사각에 따른 단일 회전충돌 유한요소 피닝잔류응력 20
3.2.2 회전 및 비회전 단일충돌 유한요소해의 비교 22
4. 반복 연속충돌 잔류응력 해석 26
4.1 반복 연속충돌 유한요소모델 및 경계조건 26
4.1.1 반복 연속충돌 유한요소모델 26
4.2 반복 연속충돌 해석 및 해석해의 수렴성 평가 27
4.2.1 투사각에 따른 반복 연속충돌 유한요소 피닝잔류응력 27
4.2.2 회전 및 비회전 충돌 유한요소해의 비교 28
4.2.3 숏볼의 증가에 따른 피닝잔류응력의 수렴성 평가 30
5. 무작위 다중충돌 잔류응력 해석 및 실험적 검증 35
5.1 무작위 다중충돌 유한요소모델 및 경계조건 35
5.1.1 무작위 다중충돌 3차원 유한요소모델 35
5.1.2 무작위 충돌위치 설정 및 배열 36
5.1.3 3차원 유한요소모델의 유효성 평가 38
5.2 무작위 다중충돌 유한요소 피닝잔류응력 39
5.2.1 75° 투사각의 무작위 다중충돌 해석해 39
5.2.2 변형률 속도를 적용한 다중충돌 해석해 41
5.3 실험 피닝변수에 기초한 무작위 다중충돌 해석 및 실험적 검증 43
5.3.1 실험적 피닝조건 및 입력 물성 43
5.3.2 면적평균 잔류응력 해석해와 실험해의 비교 46
6. 결론 48
참고문헌 49
영문초록 52
감사의글 5

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