열변형 해석 기구를 통한 선상 가열에서의 가열선 수정에 관한 연구 document_id A220517029073

선체는 많은 다중곡(compound curvature)을 가진 판들로 이루어져 있으며 이러한 판들을 가공하기 위해서, 조선소에서는 선상 가열(line heating) 방법이 널리 이용되어 왔다. 선상 가열법에서 가열선을 결정하는 방법으로 지금까지는 기하 변형해석을 이용하여 가열선을 제시하여 왔다. 그러나 기하해석으로 구한 가열선에 대한 역학적 검증이 이루어지지 않고 있으며 여러 가열선 중 어떤 가공선을 선택할 것인가에 대한 연구도 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 기하해석을 통해 판의 가열정보를 얻었을 때 이를 역학적으로 검증하여 실제로 판에 가열정보대로 가공을 하였을 때 나타날 수 있는 판의 거동을 예측하였다. 또한 본 논문에서는 적정 가열선을 찾는 전체 과정을 제시하였다. 가공정보로부터 예측된 가공형상을 구한 후 목적형상과 비교하여 가공형상이 목적형상의 오차범위 내에 존재할 때 까지 가열선의 조정변수를 변화시켜 적절한 가공정보를 획득하였다. 논문은 기하학적 해석을 통해 얻은 가공정보를 역학적 해석을 통하여 실제 가공형상을 구해봄으로써 가공정보의 타당성을 검증하였다. 앞서서 수행한 예제에서 알 수 있듯이 기하 해석을 통한 가공정보는 매우 적합하다고 할 수 있다. 또한 논문에서는 가열선에 의한 판의 실제 거동을 예측하기 위한 역학적 해석 기구로써 열변형 예측 시뮬레이터를 개발하였다. 가공정보를 고려하여 자동으로 요소를 생성한다. 요소의 생성에서 고려되는 정보는 가열선의 위치정보와 등가하중이 가해져야 할 점에 대한 정보들이다. 일반적인 형상에 대해 요소 생성이 가능하다. 모델링이 이루어지고 나면 등가하중을 통한 역학적 해석을 통하여 가공형상을 얻는다. 1 차곡 모델과 2 차곡 모델을 통해 타당성도 검증되었다. 일반적으로 가열선의 개수를 늘리게 되면 가공형상의 정도는 향상된다. 대표적으로 1 차곡 모델의 경우 가열선의 개수에 비례해서 가공형상과 목적형상 간의 오차도 줄어들게 된다. 2 차곡 모델에서는 가열선의 개수를 증가시키게 되면 오차는 줄어들게 되지만 그리 효과적이지는 못하다. 가열선의 개수를 14 개에서 34 개로 증가시킬 경우 오차는 0.37mm 줄어들게 되지만 그에 반해 가공시간이 약 14000sec 증가하여 이 경우에는 오차보다는 가공시간을 줄이는 형태의 가공정보를 얻는 것이 더 중요하다. 일반적인 형상의 경우 가열선을 많이 늘리지 않고도 오차는 많이 줄어들고 있다. 가열선의 배치가 효과적으로 이루어지고 있음을 알 수 있다.또 가열선을 늘림에 따라 가공속도도 함께 빨라져 가공시간은 오히려 줄어드는 경우도 볼 수 있다. 본 논문에서는 선상가열의 가열선 최적화에 관한 방향을 제시하였다. 선상가열 방법에서는 여러 가공 정보들 중에서 만족할 만한 가공 오차 범위 내에서 가공시간을 최소로 할 수 있는 가공정보의 선택이 중요하다.