도도의 초록누리

[Mechanics(역학)] Von Mises Stress (폰 미세스 응력)

CFD, FEM 프로그램에서 사용되는 폰 미세스 응력에 대해서 소개한다.

1. Von Mises (폰 미세스)

폰 미세스 응력은 폰 미세스라는 과학자가 만든 식이다.

그림 1-1) 리차드 폰 미세스(사망: 1953년 7월 14일)

리차드 본 미세스는 1953년에 사망 하였다.

본 미세스의 식을 소개하겠다.

2. 폰 미세스 응력 소개

ref: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Yield_surfaces.svg

von Mises 스트레스는 복잡한 응력 상태를 금속의 항복 강도와 비교되는 단일 스칼라 수로 끓여서 수행한다.

또한 단일 축력 테스트로 결정된 단일 스칼라 수치 (가장 쉬운 방법이기 때문에).

그것은 내재적 오차와 편차가 있는 경험적 과정이다.

사실, 금속은 폰 미세스 (Monises) 수율 기준에 따라 산출되어야한다는 단호하고 빠른 규칙이 없다.

그럼에도 불구하고, 그것은 매우 잘 작동하고 처음으로 제안 된 후 한 세기 만에 선택의 방법으로 남아 있다.

1-2. 역사(History)

von Mises 스트레스에 대한 정의 방정식은 1904년 Huber에 의해 처음 제안되었지만, 폰 미세스가 1913 년에 다시 제안 할 때까지 거의 관심을 받지 못했다.

그러나 Huber와 von Mises의 정의는 수학 1924년 Hencky가 실제적으로 편차가있는 변형 에너지와 관련이 있다는 것을 인식 할 때까지 물리적인 해석이

없는 등식이었다.

1931년에 Taylor와 Quinney는 구리, 알루미늄 및 연강에 대한 시험 결과를 발표했는데, von Mises 응력은 최대 전단 응력 기준보다 금속 항복점의 시작을

더 정확하게 예측할 수 있음을 보여 주었다. 1864 년에 Tresca 그리고 지금까지 항복하는 금속의 가장 좋은 예언자였다.

오늘날, 폰 미세스 스트레스는 후버의 발전에 대한 공헌으로 후버 - 미세스 스트레스라고도 한다.
Mises 효과적인 스트레스와 단순히 효과적인 스트레스라고도 한다.

1-3. 기술적인 배경(Technical Background)

von Mises 응력에 대한 완전한 이해를 위해서는 응력과 변형 tensors, Hooke의 법칙 및 변형 에너지 밀도의 수압 및 편향 요소에 대한 이해가 필요하다.

정수 및 편차 응력과 변형률은 이미 검토되었습니다. 그리고 Hooke의 법칙은 이미 여기와 여기에서 다루어졌지만이 페이지에서도 자세히 논의 할 필요가 있다.

변형 에너지 밀도도 여기서 소개 할 것이다.

1-4. Von Mises Stress (폰 미세스 스트레스)

훅크의 법칙을 불러오면(훅스 로를 적용하면)

1번 식에 대입하면,

그래서 변형률 에너지 밀도의 일탈 부분은 편차 스트레스의 이중 내적과 직접 관련이 있다.

키네틱 에너지와의 유사성을 주목해라.

(식이 많아서 까먹거나 못 외우겠다면, 일반 물리책이나 참고 할 수 있는 유사한 책을 참고해라. )

스프링(Spring's)의 내부 에너지,  , 전력(Electrical Power), 그리고 다른 어떤 형태도 생각 할 수 있다.

마침내 약 20 % 낮지만 von Mises 스트레스에 비례하는 것으로 판명되는 등가 또는 유효 스트레스를 도입할 때이다.

= It is finally time to introduce an equivalent or effective stress that will turn out to be proportional to the von Mises stress, though about 20% low.

이 스트레스 값을 나타 내기 위해 대표적인 스트레스에 기호를 사용하십시오. 그리고 그것은 스칼라 스트레스 값이지 텐서가 아니다!

The defining equation for is

방정식의 형식은 위의 스칼라와 등가가되도록 의도적으로 선택된다. 그것들을 서로 같게 설정하면 (왜냐하면 둘 다 W '와 같기 때문이다.)

분명히 는 실제 3-D 응력 텐서와 동일한 편향 변형 에너지를주는 스칼라 응력 값을 의미한다. 양쪽에서 4G를 취소하면

마지막 단계는 단순한 편리 성 중 하나이다. 단축 운동의 가장 간단한 직선 운동의 사례가 동기이다.

그것을 보려면, 이 경우 를 계산해라. 일축 장력에 대한 응력 상태는

수압 응력(hydrostatic stress / 찾아보기)은 이며, 편차 응력 텐서(Deviatoric stress tensor)는

그래서 는 과 같습니다. 따라서

그리고 거기에는 좌절감이 있다.

단축 인장에 대한 대표 응력은 단축 인장 응력 σ와 같지 않고 그 대신에 약 82%이다.

이것은 대단히 불편하지만 해결 방법은 간단하다. 축 응력이 단축 인장 응력과 같아 질 때까지 대표 응력의 크기를 간단히 조정하라.

이것은 단순히 에 를 곱하면 된다.
이것은 에 비례하는 어떤 것도 여전히 편차 에너지에 대한 관계를 반영하기 때문에 받아 들일 수있다. 그것은 단지 약간 확장 될 것이다.

최종 결과는 von Mises 스트레스이다.

그리고 이것은 이것에 대한 정의 방정식이다.

[Alternate Forms / 대체식]

위의 방정식의 대수 조작은 다른 많은 동등한 형식을 제공한다. 여기에 요약되어 있다.

= Algebraic manipulation of the above equation gives many other equivalent forms. They are summarized here.

2. 참고자료(Reference)

1. Von Mises Stress, http://www.continuummechanics.org/vonmisesstress.html, Accessed by 2018-07-18

용접에서의 모재는 기본적으로 알고 있으면 좋을 듯 하다.

모재와 열 영향부(Heat Affected Zone)를 같이 언급하는 게 낫겠다고 싶어서 작성하였다.

1. SMAW(Shielded Metal Arc Welding)에서 살펴보는 모재

그림 1-1. SMAW, 도도(Dodo)

[첨부(Attachment)]

BaseMetal.zip

2. Heat Affected Zone

그림 2-1. Heat Affected Zone의 구조

[첨부(Attachment)]

HeatAffectedZone.zip

3. Reference

1. Welding, Brazing, and Soldering Equipment Information, https://www.globalspec.com/learnmore/manufacturing_process_equipment/welding_equipment_supplies/welding_brazing_soldering_equipment, Accessed by 2018-07-28

이번에 소개할 것은 인벤터를 활용하여 제도하는 방법에 대해서 소개합니다.

잔잔하게 셋팅해야하는 것들이 몇 가지 있습니다.

이 점만 유의하면 크게 어려운 건 아닙니다.

1. 인벤터 환경설정하기

지금 작성되는 인벤터에서 몇 가지 새 파일 작성에 대해서 소개합니다.

                   표 1-1. 인벤터 파일 구성

그림 1-1. 새 파일 만들기, 도도(dodo)

그림 1-2. 관리 탭 -> 스타일 편집기 선택 전, 도도(dodo)

그림 1-3. 스타일 편집기 - 기본 표준 (투영 유형 선택), 인벤터

투영 방법을 선택하는데, "일각법", "삼각법"이 있습니다.

삼각법을 클릭합니다.

KS 규격에서는 삼각법을 채택하고 있습니다.

그림 1-4. 스타일 편집기 -> 치수 -> 기본값 - mm[in], 인벤터

다음 그림은 치수에 대한 설정입니다.

                                                               표 1-2. 치수 - 기본값[mm] 변경

그림 1-5. 스타일 편집기 -> 뷰 주석(ISO) 설정 값 바꾸기, 인벤터

다음은 뷰 주석에 관한 것입니다.

                                                                                     표 1-3. 뷰 주석 변경 값

2. 용지 설정

다음은 용지 설정에 관한 것입니다.

모형 트리에서 "시트 1"을 오른쪽 버튼으로 클릭합니다.

메뉴가 뜨면, "시트 편집(E)"를 클릭합니다.

그림 2-1. 용지 설정 창 들어가기, 도도(Dodo)

아래의 그림처럼 시트 편집 대화상자가 뜹니다.

원하는 용지 크기, 용지 방향 등을 설정하면 됩니다.

그림 2-2. 시트 편집 대화상자, 도도(dodo)

3. 제도(표제란) 만들기

다음 소개할 것은 표제란입니다.

도면이 되려면, 표제란, 중심마크, 외형선이 있어야 최소 성립합니다.

실습으로 표제란을 만들어보겠습니다.

모형 트리 창에서 "ISO"를 오른쪽 버튼으로 클릭합니다.

"정의 편집"을 클릭합니다.

그림 3-1. ISO의 정의 편집 들어가기, 도도(dodo)

정의 편집에 들어가면, 아래와 같이 기본적으로 셋팅된 표제란이 있습니다.

드래그를 한 후에 지우기(Delete 키)를 누릅니다.

그림 3-2. 표제란 작성하기, 도도(dodo)

다음은 표제란 작성 규격입니다.

크게 규격은 따로 없는 것으로 알고 있습니다. 편의상 아래의 크기로 작성하면 됩니다.

그림 3-3. 표제란 작성 하기(예), 도도(dodo)

그림 3-3과 같이 "선", "치수" 기능을 토대로 표제란을 작성하였다면, 이번에는 스케치만으로 글자를 작성하기 위한 틀을 만들도록 하겠습니다.
위의 그림에서 fx:10으로 되어 있는 치수가 있습니다.

함수 치수입니다.

저는 숫자 10이 써져있는 것을 클릭하여 fx:10을 작성하였습니다.

꼭 반드시 함수 치수로 작성할 필요는 없습니다만 동일한 수치일 때, 편해집니다.

그림 3-4. 스케치만 클릭 상태, 도도(dodo)

그림 3-4와 같이 스케치만을 클릭하였다면 아래의 그림처럼 대각선 형태로 선을 그립니다.

그림 3-5. 대각선 형태로 그리기 (예), 도도(dodo)

도면을 다 그리면 아래의 그림과 같이 완성됩니다.

흥미로운 점은 스케치만으로 그린 선 색하고 식별이 안 됩니다.

그림 3-6. 대각선으로 완성한 표제란, 도도(dodo)

상단 메뉴(리본 메뉴)에서 스케치만을 아래의 그림과 같이 해제하도록 합니다.

그림 3-7. 스케치만 해제하기, 도도(dodo)

스케치 메뉴에서 "텍스트"를 클릭합니다.

그림 3-8. 텍스트 만들기, 도도(dodo)

그리고 적당한 위치에 그립니다.

그러면 그림 3-9처럼 텍스트 형식 대화창이 뜹니다.

그림 3-9. 텍스트 형식 - 대화상자, 도도(dodo)

가운데 정렬을 하고, 문자 글꼴은 "나눔고딕", "3.15 mm"로 맞춥니다.

글자를 입력하는데, 글자 입력시 확인을 잘 해야 합니다.

"글자 정렬 상태, 문자 글꼴, 글자 크기"

그림 3-10. 완성된 텍스트, 도도(dodo)

그림 3-10은 앞서 그림 3-9에서 완성한 텍스트입니다. 글자 입력이 완료되었는데, 글자를 클릭해봅니다.

가운데에 녹색점이 하나 있습니다. 글자의 중심점입니다.

글자의 녹색점을 클릭하여, 드래그로 대각선의 가운데 점에 올려봅니다.

그러면 아래의 그림과 같이 뜹니다.

그림 3-11. 텍스트, 대각선 중심점에 일치한 경우, 도도(dodo)

그림 3-11을 반복하여 아래처럼 완성해보도록 합니다.

그림 3-12. 완성된 표제란, 도도(dodo)

그림 3-12는 표제란을 완성하였습니다.

스케치 마무리를 통해 나가도록 합니다.

그림 3-13. 스케치 마무리 클릭 전, 도도(dodo)

아래의 그림처럼 완성된 표제란을 볼 수 있습니다.

그림 3-14. 완성된 표제란, 도도(dodo)

그림 3-14. 완성된 표제란 - 인벤터, 도도(dodo)

4. 첨부(Attachment)

아래의 파일은 앞서 소개한 표제란 예제 파일입니다.

(예제)

sample.7z

[CAD(공통)] 제도 = 드레프팅(Drafting)

I started to Mechanical Drawing. I wrote some important things.

1. Engineering-Drawing

     = https://www.slideshare.net/CarryPrameswari/engineering-drawing-orthographic-projection-auxiliary-view

2. Angle Projection

Fig 2-1. 1st Angle Projection(1각법)

Fig 2-2. 1st Angle Projection(3각법)

- 첨부(Attachment)

example_projection.7z

2-1. Tolerance
(Geometric dimensioning and tolerancing)

https://en.wikipedia.org/wiki/Engineering_tolerance

3. Reference

1. Geometric dimensioning and tolerancing, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Geometric_dimensioning_and_tolerancing, Accessed by 2018-07-27

2. Engineering tolerance, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Engineering_tolerance, Accessed by 2018-07-27

[CAD(2D, 3D)] Inventor 2016, CATIA v5 R20 - 파트, 어셈블리

1) 두 개의 프로그램을 사용하는 예(An example of using two programs)

그림 1-1) 두 개의 프로그램을 사용하는 예

아래의 그림은 기능의 측면에서 사용하는 예입니다. 예를 들면, 카티아에는 없는 기능이 인벤터에는 존재할 수도 있습니다.

이러한 측면에서도 사용될 수 있습니다.

= The figure below is an example of function usage. For example, a function that does not exist in Catia may exist in the Inventor.
  It can also be used in this respect.

그림 1-2) 두 개의 프로그램을 사용하는 예

그림에 관한 것입니다.

introduce.7z

2) 인벤터로 도면 그리기

도면 그리는 부분에 대해서 소개합니다.

Figure 1-1) 인벤터로 그리기

영어단어를 소개합니다.

= Introduce English words.

이런 단어가 있습니다.

= There is such a word.

   (대어 이스 서치 어 워드.)

Figure 1-2) 돌출(Extrude)

Figure 1-3) Autodesk Inventor 작업 진행중

Figure 1-4) 작업 모습

Figure 1-5) 작업 모습

Figure 1-6) 작업 모습

Figure 1-7) 작업 모습(홀 부위 만들기)

Figure 1-8) 작업 모습(홀 부위 만들기)

Figure 1-9) 작업 모습(홀 부위 만들기) / 차집합(Subtract)

Figure 1-10) 작업 모습(홀 부위 만들기) / 대칭(Symmetry)

영어 단어를 소개합니다.

Figure 1-11) 작업 모습(홀 부위 만들기) / 대칭(Symmetry)

Figure 1-12) 완성된 도면

2. 카티아와 인벤터 파일의 확장자(Extensions of Catia and Inventor files)

카티아와 인벤터 파일의 확장자에 관해서 정리하였습니다.

Figure 2-1) Extension to CATIA v5 R20

Figure 2) Extension to Inventor 2016

정리한 파일은 아래에 첨부합니다.

= Attached files are attached below.

Extension(CATIAv5).7z

Inventor(Extension).7z

영어 단어를 몇 가지 소개합니다.

3. 인벤터 파일 카티아로 변환하기(Convert the Inventor file to Catia)

영어 단어를 몇 가지 소개합니다.

Figure 3-1) Conversion the Inventer to CATIA Files

그림 3-2) CATIA 파일로 불러들인 인벤터 파일

Table 3-1. Specifiation Tree 비교(Inventor 2016, CATIA v5 R20)
Table 3-1. Specifiation Tree Comparison (Inventor 2016, CATIA v5 R20)

[Welding(용접)] 용접 기기의 종류

용접 기기의 종류는 크게 3가지로 구성된다.

= There are three types of welding machines.

크게 보면, 3가지의 용접 기기로 구성될 수 있다.

1. 전기용접기기(Arc)

2. 가스용접기기(Gas)

3. 특수용접기기

1. 전기용접기기의 설계

아크 용접기기는 크게 두 가지 타입으로 구성된다.

1-2. 용접기의 특성

직류 아크 기기에는 발전형, 정류기형이 있다.

교류 아크 기기에는 탭 전환형(Tab switching type), 가동 철심형(Movable iron core type), 가동 코일형(Movable coil type),
                             가포화 리엑터형(Saturable reactor type), 가동 코어 리엑터형(Movable core reactor type),
                             가포화 리엑터 고정 철심형(Saturable reactor fixed core type)이 있다.

1-3. 용접기기의 구성

용접기기의 구성을 이해하는 것은 전기(Arc) 방식의 용접기기를 설계하는 데 있어서 무척 중요하다고 볼 수 있다.

그림 1-1) 아크 용접기기의 구성도

사용자 측면에서의 용접은 아래의 그림과 같이 구성하여 사용할 수 있다.

그림 1-2) 기본적인 아크 용접 다이어그램

용접기기의 구성은 크게 아래의 표처럼 구성할 수 있다.

1-4. 용접 전원 공급장치

전원 공급장치를 실제로 뜯어보면 다음과 같다.

그림 1-2) 용접 전원장치

그림 1-3) 용접 전원 장치의 내부

실제 기계적인 측면에서 살펴보면, 전원 장치의 내부는 빈깡통이다.

그림 1-4) 전기회로의 예 - 전원 관련 회로 (용접기기)

회로를 추정해보면, 리엑터형에 가까울 수 있다.

리엑터형의 실제 구성이다.

그림 1-5) 가포화 리엑터형 - 아크 용접

1-5. 용접 - 토치

그림 1-6) Torch(토치)

용접에서 접합을 시도할 때, 사용하는 토치의 예이다.

가스 용접이나, 특수 용접 등에도 토치가 있을 수 밖에 없다. 접합을 하기 위한 필수 요소이기 때문이다.

K1782-1.7z

1-6. 용접봉

용접봉이란? 용접시 용접부에 부족한 금속을 보충하기 위해 모재와 더불어 용융하여 모재를 용착하는 선상 또는 막대 모양의 금속봉이다.

용접봉에는 크게 KS 기준에 따라서 관리된다.

그림 1-7) 용접봉 데이터시트

그림 1-8) 용접봉의 읽기

용접봉의 타입은 크게 이러한 형식으로 결정된다.

그림 1-9) 용접봉 - 실제 쇼핑몰 사례

그림 1-9는 실제 용접봉을 판매하는 곳의 사례이다. 구매하기 전에 반드시 제조사의 데이터시트를 확인해야 한다.

그림 1-10) 용접의 분류

피복 아크 용접봉은 크게 이런 형태로 분류할 수 있다.

1-7. 용접봉의 보관

용접봉의 보관은 무척 중요하다.

- 습기에 약하므로 기공 균열의 원인이 된다.

보관할 때 유의해야 할 점으로는 다음과 같다.

1-8. 용접 / 분사방식

용접에 있어서 분사방식은 무척 중요하다고 할 수 있다.

1) 단락(short circuiting) 이행
단락이행은 보호가스 조성에 관계 없이 저전류, 저전압 조건에서 나타나는 이행형태이다.
<그림 1-11>에는 단락이행 과정과 그에 수반되는 용접전류-전압의 순간적인 변화를 보여주고 있다.

그림 1-11) 단락 이행의 과정

2) 스프레이형(spray type)
피복제가 타면서 생기는 피복통 내부의 가스폭발의 힘과 아크 힘에 의해 용접봉 끝의 용융금속이 세차게 불리어 작은 입자로 용접부에 이행하는 방식

3) 글로불러형(globular type)
전류 소자간에 흡입력이 작용하여 원기둥의 지름이 가늘어지면서 작은 용융방울이 모재에 떨어져 내려오는 방식이다.

그림 1-12) GMAW Modes of Metel Transfer

1-9. DCSP, DCRP

아크 용접의 구성에 있어서 크게 DCSP, DCRP형으로 구분할 수 있다.

그림 1-13) DCSP, DCRP 구조

표 1-1. 정극성과 역극성 특징

 1-10. 아크 길이

아크 길이를 소개하고자 한다.

그림 1-14) 용접 차트 비교 (Comparison chart of welds.)

그림 1-15) 용접시 언더컷 및 겹침(Undercuts and overlaps in welding.)

호의 길이 호가 너무 길면 금속이 큰 덩어리로 전극에서 떨어져 나와 아크가 자주 끊어 질 수 있습니다. 이것은 모재와 용접부 사이의 융합이 불충분한 넓고 산란된 불규칙한 퇴적물을 생성합니다.

아크가 너무 짧으면,베이스 금속을 적절히 녹일 수있는 충분한 열을 발생시키지 못하고 전극을 야기합니다.

그림 1-16) Setting the length of an arc. (설정된 아크 길이)

2. 가스(Gas)

다음은 가스 용접이다.

종류는 크게 4가지로 구성된다.

먼저 한가지 예로 산소-아세틸렌 용접에 대해서 소개하고자 한다.

2-1) Oxy-acetylene Welding(산소-아세틸렌 용접)

그림 2-1) Oxy-Acetylene welding

화학식으로는 아래와 같이 표현할 수 있다.

화학식을 몰라서, 모른다고 해서 가스 용접을 두려워하지 말자.

-> 하나 예를 들면,

H2O의 몰질량 = 18.01528g/mol

Ca(OH)2 = 74.0927 g/mol

C2H2 = 26.0373 g/mol

이렇게도 해를 풀 수 있다.

(물론 이 식이 맞다고는 장담하지 못함. 다만, 수리적인 방정식의 느낌으로 Solver(솔버)를 구함.)

그림 2-2) 화학 계산식 계산기

아래의 링크는 화학 원소주기율표 링크이다. 참고하기 바란다.

https://www.ptable.com/?lang=ko

이 밖에도 산소 프로판에 관한 식 등도 존재할 수 있다.

가스 용접을 결정할 때 중요한 요인이 될 수 있다.

아세틸렌에 대해서 보충 설명을 하나 작성하였다.

2-2) Heat Affected Zone(HAZ)

HAZ는 열영향부를 의미한다.

그림 2-3) Heat Affected Zone(HAZ)

HAZ를 자세히 관찰하면 아래의 그림과 같다.

그림 2-4) A schematic diagram of the sub-zones of the heat affected zone explained in terms(열 영향 지역의 하위 지역에 대한 개략도)

전기용접(아크용접)이나 가스 등의 열이 발생하는 성질의 접합을 수행하면 반드시 주변에 열 영향이 존재한다.

2-3) 열과 관련한 물리

열과 관련한 것은 크게 대표적인 것은 에너지 단위인 줄(J)에 관한 것이다.

1cal = 4.186J

= (1g, 14.5℃->15.5℃)

1g이 온도 변화로 14.5도에서 15.5에 변화할 때 4.186J 정도라고 보면 된다.

다음은 가열 등으로 인하여 물질의 비열 또는 변화했을 때의 열의 양은

로 구할 수 있다.

처음과 나중 온도에 관한 식으로 구현한다면, 아래와 같이 쓸 수 있다.

()

과학과 공학의 차이점이라는 것은 아무래도 과학은 원리에 집중한다고 했을 때, 공학은 구현 등의 실용성에 중점을 두는 것 같다.

가스 용접 등을 했을 때 열이 발생되기 때문에 흥미를 돕기 위해 작성하였다.

수치적인 온도와 관련된 것은 열팽창계수 등의 실험이 있을 수가 있다.

2-4) 역화, 역류, 인화

(1) 역화, 역류의 종류

▸ 역화(Back fire) : 불꽃이 돌발적으로 팁 안으로 역행하는 현상을 말한다. 

  - 용접기기에서 역화현상 일으키기: 가스 압력이 낮을 때, 팁의 고정이 부적당할 때 일어남.

    그림 2-5) Backfire의 예

▸ 역류(contra flow) : 산소가 압력이 낮은 아세틸렌 호스로 흘러 들어가는 현상을 이른다.

                     즉, 산소가 아세틸렌 쪽으로 흡인되는 것을 말함.

  - 공급 압력이 낮거나 팁이 과열되었을 때 산소가 아세틸렌 쪽으로 흡인되는 것을 말함.

▸ 인화(flash back) : 불꽃이 혼합실에 들어오는 것.

  - 가스 압력이 불꽃의 연소 속도보다 느려서 일어남. (이러한 조건을 만들면 구경할 수 있음.)

3. 특수용접

특수용접이란,

다양한 복합으로 구성된 특수 용접장치들을 의미한다.

그림 3-2) Circuit Diagram of MIG Welding

아크(Arc) 용접 장치가 같는 특징과 가스(Gas) 용접장치가 같는 특성을 혼합하여 구성한 MIG 용접기기이다.

4. 맺는글

용접 기기의 종류에 대해서 중요하다고 생각되는 부분에 대해서 작성하였다.

다음 소개할 내용은 용접의 모재와 HAZ에 대해서 소개하도록 하겠다.

5. 참고자료(Reference)

1. What is ARC Welding Introduction, http://www.wballoys.co.uk/ARC/what-is-arc-welding.html, Accessed by 2018-07-18

2. What is Arc Welding? How Arc Welding Works?, http://www.theweldingmaster.com/what-is-arc-welding-how-arc-welding-works/, Accessed by 2018-07-18

3. Welding for engineers chapter 1, https://www.slideshare.net/hakimm/welding-for-engineers-chapter-1, Accessed by 2018-07-18

4. 그림 1-2, 그림 1-3, Welders, https://www.lincolnelectric.com/en-us/support/cad/Pages/cad-files-welders.aspx

5. 그림 1-4, Arc welding transformer power regulation schematic, http://www.tehnomagazin.com/Motor/Arc-welding-transformer-power-regulation-schematic.htm, Accessed by 2018-07-18

6. 그림 1-6, Guns & Torches, https://www.lincolnelectric.com/en-us/support/cad/Pages/cad-files-guns-torches.aspx, Accessed by 2018-07-18

7. 그림 1-7, 제품 카탈로그, http://www.chosunwelding.com/kr/Support/Catalog.asp, Accessed by 2018-07-18

8. 그림 1-9, 망간봉 CH - 금속간/토사경마모용, http://www.toolnshop.co.kr/Shop/Shop_view/?code=17643, Accessed by 2018-07-18

9. 그림 1-11, http://www.weldnet.co.kr/sub01/sub01-343-2.htm, Accessed by 2018-07-18

10. 그림 1-12, 25, Introduction to Materials Joining, https://slideplayer.com/slide/3379824/, Accessed by 2018-07-18

11. 표1-1, 그림 1-13, Difference Between Straight Polarity vs Reverse Polarity, http://www.mechxplain.com/difference-between-straight-polarity-vs-reverse-polarity/, Accessed by 2018-07-18

12. 그림 1-14, 그림 1-15, 그림 1-16, Length of Arc, http://constructionmanuals.tpub.com/14250/css/Length-of-Arc-143.htm, Accessed by 2018-07-18

13. 그림 2-2, WebQC, https://ko.webqc.org/balance.php, Accessed by 2018-07-18

14. 그림 2-3, Basic Welding - Industrial Wiki - odesie by Tech Transfer, https://www.myodesie.com/wiki/index/returnEntry/id/3068, Accessed by 2018-07-18

15. 그림 2-4, Mechanism of solidification cracking during welding of high strength steels for subsea linepipe, https://www.researchgate.net/figure/16-A-schematic-diagram-of-the-sub-zones-of-the-heat-affected-zone-explained-in-terms_fig15_312293091, Accessed by 2018-07-18

16. https://www.globalspec.com/reference/80919/203279/chapter-6-wire-feed-welding-gas-metal-flux-cored-arc-welding

17. 그림 3-2, Circuit Diagram of MIG Welding, http://www.theweldingmaster.com/what-is-mig-welding-process/circuit-diagram/, Accessed by 2018-07-18

[CAD(3D)] inventor를 활용한 응력 분석 / 힘, 모멘트(실험)

Inventor에서 소개하는 게 적절할 것인지, 역학(Dynamics)에서 소개하는 게 좋을지는 모릅니다.

다만, 역학에서 배우는 응력(Stress)을 실질적으로 왜 배우는지는 체험할 수 있을 것입니다.

= Whether it is appropriate to introduce it in Inventor or Dynamics, I do not know.
= However, you will be able to experience how you actually learn the stress you learn in mechanics.

1. 도면 그리기(Drawing)

그림 1-1) 철골(구조)

철골이라고 생각하고 그림을 하나 그립니다.

= I think it is a steel frame and draws a picture.

(도면)

example_design.7z

2. 응력 해석(Stress Analysis)

그림 2-1) 실습 도면 / 철골

위의 상단에 메뉴를 보면, "시뮬레이션 / 응력 해석"이라는 메뉴가 있습니다.

클릭합니다.

2-1. 실험 주제(힘, 모멘트) / Subject (force, moment)

큰 주제로는 힘(Force)와 모멘트(Moment)를 소개하려고 합니다.

= I would like to introduce the Force and the Moment as big topics.

2-2. 공통 (새 시뮬레이션 작성)

그림 2-2-1) 새 시뮬레이션 작성 / Inventor 2016

단일 점에 의한 실험을 수행할 수도 있고, 파라메트릭(Parametric) 기반의 실험을 수행할 수 있습니다.

2-3. 힘(Force)에 의한 응력 실험 with 폰 미세스 응력

폰 미세스 응력에 관해서는 별도로 소개할 것입니다.

여기에서는 가볍게 실험한다고 생각하고 접하는 게 좋습니다.

(1. 재질 결정하기)

그림 2-3-1) 재질 결정하기(Assign Materials)

그림 2-3-2) Aluminum 6061(알루미늄 6061) 재질

(2. 구속조건)

그림 2-3-3) 고정 구속조건

물체가 움직이지 않을 구속조건을 결정합니다.

매우 중요합니다.

"재질", "구속조건", "조건" 세 가지를 충족하지 않으면 시뮬레이션을 진행할 수 없습니다.

= Determines the constraint that an object will not move.
= very important.
= You can not proceed with the simulation if you do not meet "material", "constraint", or "condition".

그림 2-3-4) 구속고정조건 선택하기

(3. 힘/결정하기)

그림 2-3-5) 작용하는 힘 결정하기

작용하는 방향과 힘을 결정합니다.

N/m의 방법도 있으며, lbs 표기 등이 있습니다.

그림 2-3-6) 힘이 결정된 상태

(4. 시뮬레이트 하기)

그림 2-3-7) 시뮬레이트

그림 2-3-8) 시뮬레이트 진행중(계산 단계)

논리적인 계산을 수행하고 있습니다.

이러한 범용 시뮬레이션으로 처리가 안 되는 경우에는 HPC(슈퍼컴퓨팅) 등을 수작업으로 구현하는 것도 하나의 방안입니다.

그림 2-3-9) 에니메이트 시연

직접 시연한 영상입니다.

한번 시청해보세요. (4초 분량)

study_force.7z

2-4. 모멘트(Moment)에 의한 응력 실험 with 폰 미세스 응력

앞서 실험을 진행했던 조건을 지웁니다.

-> 구속조건(Constraint), 하중(Load)

그림 2-4-1) 실험 초기화

(1. 고정 구속조건)

아래의 그림처럼 고정 구속조건을 결정해줍니다.

모멘트를 지지하는 고정 요인을 결정해줘야 합니다.

그림 2-4-2) 고정 구속조건 결정하기

모멘트를 클릭합니다.

화살표 방향처럼 원통 축을 기점으로 벡터 구성요소가 작용한다고 소개되고 있습니다.

그림 2-4-3) 모멘트

아래의 그림은 모멘트를 결정한 것입니다.

모멘트의 방향을 대칭으로 하였으며 작용하는 크기는 100N mm로 하였습니다.

그림 2-4-4) 모멘트 결정 조건(Moment determination condition)

그림 2-4-5) 시뮬레이션 진행하기

그림 2-4-5와 같이 시뮬레이션을 진행하면 됩니다.

(예제)

study_moment.7z

3. Mesh 결정하기

좀 더 섬세하게 진행하고 싶다면, Mesh를 결정하는 것도 하나의 방법입니다.

그림 3-1) Mesh 결정하기(Determining Mesh)

4. 폰 미세스 응력

폰 미세스 응력(Von Mises Stress)에 대해서 추가적으로 알고 싶다면 아래의 글을 참고하면 도움이 될 것입니다.

실제 도면을 작성하면, 자(Ruler)와 같은 직접측정 도구 등을 사용할 수가 있습니다.

=> When you create an actual drawing, you can use a direct measuring tool such as a ruler.

1. 직접 측정 도구 - 자(Ruler)

사소해보여도 자(Ruler)는 정말 중요하다고 봅니다.

기계 공부를 하는데 있어서는 수학 공식도 물론 중요하겠으나 실질적으로는 "자(Ruler)"가 더 중요하다고 봅니다.

제품의 형상을 만들 때, 부품의 형상을 만들 때 등 다양하게 쓰입니다.

I think Ruler is really important even if it looks trivial.
The mathematical formulas are of course important in the study of mechanics, but in practice I think "Ruler" is more important.
It is used variously when making shape of product, when making shape of parts.

그림 1-1) 자(Ruler) - 도면 해독에서의 적용 (Dodo)

자를 사용하면, 도면 해독에서도 무척 수월합니다.

매우 기초적인 정밀측정 도구가 되겠습니다.

It is very easy to decode drawings if you use a ruler.
It will be a very basic precision measurement tool.

2. 간접 측정 도구 - 사인바(Indirect measurement tools - Sine bar)

그림 2-1) 사인바(Sine bar)

사인바는 마치 쇳덩어리같이 생겼습니다.

그림 1-1의 사인바는 내가 도면을 직접 쳤습니다.

= The sign bars look like chunks.
= The sign bar in Figure 1-1 hit me directly on the drawing.

그림 2-2) 사인바의 실제 모습

도면에 있는 것처럼

에 대한 정보와 길이에 대한 정보를 알 수만 있다면 충분히 각도를 구할 수 있습니다.

3. 직접 측정 도구 - 버니어 캘리퍼스
      (Direct measuring tools - vernier calipers)

버니어캘리퍼스 사용 방법입니다.

그림 3-1) 버니어캘리퍼스 사용 방법

구조도 궁금하시면 참고 자료에 링크를 걸어놓도록 하겠습니다.

If you are wondering about the structure, I will put a link in the reference.

4. 참고 자료(Reference)

1. 정밀측정의 단편지식, http://www.mitutoyomall.com/gb/bbs/board.php?bo_table=material&wr_id=35&sca=%EA%B8%B0%EC%88%A0%EC%9E%90%EB%A3%8C, Accessed by 2018-07-17

5. 측정 도구와 관련된 이야기

측정 도구 사용도 물론 중요합니다. 단, 시설 환경 기준을 맞춰야 합니다.

https://www.kolas.go.kr/

한국에서는 시험/교정 등의 규격을 맞추는 곳이 콜라스(Kolas)라는 곳이 있습니다.

소급성의 원리에 의해서 동작하는 곳입니다.

예를 들면, 시험인증기관이 되고 싶다면, 콜라스(Kolas)에 서류를 제출하고 여러가지 심사를 받게 됩니다.

6) 측정실 환경기준

사소한 것 같지만, 측정을 하는 데 있어서 온도, 습도 등은 무척 예민하게 반응한다.

1) 질량 분야

2) 전기 분야

3) 길이 분야

(주1) 현재 기준온도는 20℃이지만 ISO TC3 위원회에서 23℃로 이행이 검토되고 있음.

(주2) 먼지는 0.5 ㎛ 이상의 것에 대해 2 × 10 ^ 6 개/㎥ 정도를 기준으로 한다.