KR101052522B1

KR101052522B1 - Deformation Prediction System and Method for Hot Surface Machining

Info

Publication number: KR101052522B1
Application number: KR1020080089722A
Authority: KR
Inventors: 하윤석; 이명수; 현충민; 도영칠
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2011-07-29
Also published as: KR20100030818A

Abstract

열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 시스템에 있어서, 가열대상곡면을 측정하여 계측값을 생성하는 측정부; 상기 계측값을 변환해서 격자 구조 요소 및 격자 구조 절점으로 형성된 등방평면에 상사하는 등방평면 제어부; 상기 가열대상곡면에 가열할 가열선 정보를 입력받고, 상기 가열선 정보를 이용하여 상기 등방평면에 열영향 영역을 표시하는 가열선 제어부; 상기 열영향 영역의 면적을 생성하기 위해 형성되는 브릭요소를 이용하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성하는 체적형상지수 연산부를 포함하는 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템이 제공된다.Disclosed are a deformation prediction system and method of hot surface machining. According to an aspect of the present invention, a system for predicting deformation of hot surface processing, the measurement unit for measuring a heating target surface to generate a measurement value; An isotropic plane controller which converts the measured value and is similar to an isotropic plane formed of a lattice structure element and a lattice structure node; A heating line controller configured to receive heating line information to be heated on the heating target curved surface and to display a heat affected area on the isotropic plane by using the heating line information; Provided is a deformation prediction system for hot surface machining including a volume shape index calculator for generating a heat affected area volume shape index value using a brick element formed to generate an area of the heat affected area.

곡면 가공, 열영향 영역, 반력, 체적형상지수 Surface Machining, Heat Affected Zone, Reaction Force, Volumetric Shape Index

Description

Deformation Prediction System and Method for Hot Surface Machining {DISTORTION PREDICTING SYSTEM FOR HOT FORMING OF CURVED PLATE AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 곡면 가공의 변형 예측 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 열간 곡면 가공을 시행하기 이전에 변형을 미리 예측하는 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a deformation prediction system for surface processing, and more particularly, to a deformation prediction system and method for hot surface processing that predicts deformation in advance before performing hot surface processing.

일반적으로 선박과 같은 대형의 구조물은 주로 용접에 의해 조립된다. 또한, 접합뿐 아니라 가공에 있어서도 그 크기 때문에 열간으로 변형을 유발하는 작업을 하기도 한다.In general, large structures such as ships are assembled mainly by welding. In addition, because of its size not only in the bonding but also in the machining, work is sometimes performed to induce deformation in the hot.

용접의 경우에는 그 변형을 막기 위해서, 아울러 열간가공의 경우에는 그 변형을 최대로 하기 위해서, 자동화를 목표로 하는 공정에서는 이러한 열변형(Thermal distortion)에 대한 해석을 정확하고도 능률적으로 수행할 수 있어야 한다.In order to prevent the deformation in the case of welding and to maximize the deformation in the case of hot working, the analysis for the thermal distortion can be performed accurately and efficiently in the process aimed at automation. Should be

열변형 해석을 위해서는 주로 상용 유한요소해석 코드(Nastran, Marc, Ansys, Abaqus 등)가 이용되는데, 이제까지의 해석방법으로는 크게 열탄소성해석법(Thermal elasto-plastic analysis)과 등가 하중법(Equivalent forces method)이 주를 이루었다.Most commonly used finite element analysis codes (Nastran, Marc, Ansys, Abaqus, etc.) are used for thermal deformation analysis. The analysis methods so far are largely thermal elasto-plastic analysis and equivalent forces method. method) prevailed.

1980년대부터 열변형 해석을 위해 가장 표준적인 해석법으로 자리해온 열탄소성해석법은 열을 입력인자(Input parameter)로 하여 응력(Stress) 및 변형도(Strain)을 결과물로 도출해내는 방법이다. 열탄소성해석법은 열전달(Heat transient)과 탄소성(Elato-Plastic)을 연성 해석하는 방법으로서, 실제의 물리적 메커니즘을 파악하여 변형 결과물을 비롯한 결과물에 존재하는 잔류응력(Residual stress)까지도 알 수 있게 해준다.Thermoelastic analysis, which has been the most standard method for thermal deformation analysis since the 1980s, is a method of deriving stress and strain as a result using heat as an input parameter. Thermoelastic analysis is a method of ductile analysis of heat transient and elastoplastic, and it is possible to understand the actual physical mechanisms and to know the residual stresses in the resultant including the deformation result. Do it.

하지만, 열탄소성해석법은 과도한 해석시간을 요구한다. 현재의 컴퓨터 연산 조건하에서는 대략 1m의 용접선을 해석하는데 1시간이 소요되므로, 단 하나의 선체블록을 분석하기 위해 일단위/주단위의 해석시간이 요구된다. 게다가, 장시간의 해석시간을 투자하여도 온전한 수렴성을 보장받기가 힘들며, 결과물은 정성적인 부분부터 만족시키지 못하는 경우가 빈번하였다.However, thermoelastic analysis requires excessive analysis time. Under current computer computing conditions, it takes about one hour to analyze a weld line of approximately 1m, so analysis time of one unit / week is required to analyze only one hull block. In addition, even if a long analysis time is invested, it is difficult to guarantee complete convergence, and the result often fails to satisfy the qualitative part.

한편, 1990년대에 등장한 등가 하중법은 현실적으로 대형구조물의 열변형에 적용시킬 수 있는 유일한 대안으로 인정받아왔다. 등가 하중법은 가상의 하중을 입력인자로 갖는데, 이때의 하중이란 열영향부 영역(Heat Affect Zone : HAZ)에 최종 잔류하는 고유변형도(Inherent strain)를 영역 내에서 적분하여 외력으로 만든 것이다.On the other hand, the equivalent load method introduced in the 1990s has been recognized as the only alternative that can be applied to thermal deformation of large structures. The equivalent load method has an imaginary load as an input factor, and the load in this case is an external force obtained by integrating the inherent strain remaining in the heat affected zone (HAZ) in the region.

등가 하중법은 근본적으로 탄성해석으로 수행되므로, 선체블록 단위의 열변 형 해석에 필요한 시간이 일단 위에서 초단위로 단축되는 혁신적인 프로세스가 가능해졌다. 게다가, 최근 10년간 열변형부에 내재된 고유 변형도를 수학적-역학적으로 평가할 수 있는 기술의 진보가 있어, 이러한 등가 하중법을 이용하는데 상변태와 같은 재료적인 변형과 관계된 부분에 간편하게 고유 변형도를 선(先) 반영시킬 수 있게 되었다.Equivalent loading is fundamentally performed by elastic analysis, enabling a revolutionary process in which the time required for hull block thermal deformation analysis is reduced from seconds to seconds. In addition, advances have been made in the art of mathematically and mechanically evaluating the inherent strains inherent in thermal deformation over the past 10 years. It was possible to reflect.

하지만, 등가 하중법의 문제점으로는 구조물이 곡(曲)부재에 용접된 경우를 들 수 있다. 용접할 부재가 평평하고 용접선도 직선인 경우에는 용접선 양끝과 인근 절점들에 적용된 하중은 그 방향성이 동일하고, 만일 주어진 일정속도로 자동용접을 수행할 경우엔 그 값 역시 변하지 않는다. 그러나, 용접선이 공간상에 곡선으로 존재하면 각 요소의 양끝에서 그 요소의 지역 좌표계에 의거하여 놓인 형상대로 절점마다 다른 하중을 가해야 한다. 그리고, 전체 좌표계로 변환할 경우 방향성과 값이 매 절점마다 다르게 처리되어야 한다. 그런데, 일반적인 선체 블록 하나에 용접선과 관련된 절점이 평균적으로 1만개 이상 존재한다고 가정하면, 컴퓨터 연산 해석시간에서 절약된 시간을 하중 모델링에 모두 낭비하는 것이 된다.However, the problem with the equivalent load method is that the structure is welded to a curved member. If the member to be welded is flat and the weld line is straight, the load applied to both ends of the weld line and the adjacent nodes has the same direction and the value does not change if the automatic welding is performed at a given constant speed. However, if the weld line exists as a curve in space, different loads must be applied to each node in the shape placed at the end of each element based on the element's local coordinate system. In addition, when converting to the global coordinate system, the direction and the value must be handled differently at every node. However, if it is assumed that there are more than 10,000 nodes related to welding seams in an average hull block, all the time saved in the computational analysis time is wasted in load modeling.

본 발명은 곡면으로 이루어진 부재에서 가열선 정보를 이용하여 가열에 의해 변형된 형상을 예측할 수 있는 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a deformation prediction system and method for hot surface machining that can predict a shape deformed by heating using heating line information in a member made of a curved surface.

본 발명은 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 시간을 절약할 수 있는 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a system and method for predicting deformation of hot surfacing that can save time in predicting deformation of hot surfacing.

본 발명의 일 측면에 따르면, 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 시스템에 있어서, 가열대상곡면을 측정하여 계측값을 생성하는 측정부; 상기 계측값을 변환해서 격자 구조 요소 및 격자 구조 절점으로 형성된 등방평면에 상사하는 등방평면 제어부; 상기 가열대상곡면에 가열할 가열선 정보를 입력받고, 상기 가열선 정보를 이용하여 상기 등방평면에 열영향 영역을 표시하며 상기 가열대상곡면의 깊이를 분할하여 깊이별 구간을 설정하는 가열선 제어부; 상기 깊이별 구간 마다 표시된 상기 열영향 영역의 면적을 계산하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성하는 체적형상지수 연산부를 포함하는 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a system for predicting the deformation of the hot surface processing, the system comprising: a measuring unit for measuring the heating target surface to generate a measurement value; An isotropic plane controller which converts the measured value and is similar to an isotropic plane formed of a lattice structure element and a lattice structure node; A heating line controller configured to receive heating line information to be heated on the heating object curved surface, display a heat affected area on the isotropic plane using the heating line information, and set a section for each depth by dividing the depth of the heating object curved surface; Provided is a deformation prediction system for hot surface processing including a volume shape index calculation unit for calculating a heat affected area volume shape index value by calculating an area of the heat affected area displayed for each depth section.

여기서, 상기 가열선 정보는 상기 가열대상곡면에 가열할 가열 경로 및 가열 속도를 포함한다.Here, the heating line information includes a heating path and a heating rate to be heated on the heating target curved surface.

그리고, 상기 가열선 제어부는, 상기 가열선 정보를 입력받는 입력부; 상기 가열 속도와 가열선 두께를 연관시켜 저장하는 가열선 저장부; 상기 가열선 저장부에서 상기 가열 속도에 연관된 가열선 두께를 추출하는 추출부; 상기 가열 경로의 좌표값을 변환하여 상기 등방평면에 변환한 가열 경로의 좌표값을 표시하고, 상기 가열선 두께를 상기 등방평면에 표시하는 표시부; 상기 가열 경로를 이용하여 진행 각도에 따라 진행 구간을 설정하는 구간 설정부; 및 상기 진행 구간에 따라 상기 가열선 두께를 분할하여 상기 열영향 영역을 표시하는 분할부를 포함한다.The heating wire controller may include an input unit configured to receive the heating wire information; A heating line storage unit for storing the heating rate in association with the heating line thickness; An extraction unit for extracting a heating line thickness associated with the heating rate from the heating line storage unit; A display unit for converting coordinate values of the heating path, displaying coordinate values of the heating path converted on the isotropic plane, and displaying the heating line thickness on the isotropic plane; A section setting unit that sets a progress section according to a progress angle by using the heating path; And a divider configured to display the heat affected area by dividing the heating line thickness according to the progression section.

또한, 상기 가열선 제어부는, 상기 가열대상곡면의 깊이를 일정 간격으로 분할하여 깊이별 구간을 설정하는 깊이 설정부를 더 포함하며, 상기 추출부는 깊이별 구간 마다 가열 속도에 연관된 가열선 두께를 추출하고, 상기 분할부는 깊이별 구간마다 상기 가열선 두께를 분할하여 열영향 영역을 표시한다.The heating line controller may further include a depth setting unit configured to divide the depth of the heating target curved surface at regular intervals to set sections for each depth, and the extractor extracts a heating line thickness associated with a heating rate for each section for each depth. The division unit displays a heat affected area by dividing the thickness of the heating line for each depth section.

한편, 상기 체적형상지수 연산부는, 상기 격자 구조 요소와 동일한 크기로 형성되는 바닥부 및 상기 바닥부와 대응되는 평면에 위치한 4개의 꼭지점을 연결한 뿔을 포함하는 브릭요소를 생성하고, 상기 바닥부를 분할하여 체적 요소를 생성하는 요소 생성부; 상기 깊이별 구간 마다 상기 등방평면에 표시된 상기 열영향 영역을 수집하여 열영향 영역 그룹을 생성하는 수집부; 상기 열영향 영역 그룹에 상기 체적 요소를 구속시키고 상기 체적 요소의 반력을 이용하여 상기 열영향 영역 그룹의 면적을 생성하는 반력 해석부; 및 상기 열영향 영역 그룹의 면적을 이용하여 상기 열영향 영역 체적형상지수값을 생성하는 체적 생성부를 포함한다.The volume index calculator generates a brick element including a bottom portion formed of the same size as the lattice structure element and an horn connecting four vertices located on a plane corresponding to the bottom portion, and the bottom portion An element generator for dividing to generate a volume element; A collector configured to collect the heat affected zones displayed on the isotropic plane for each of the depth sections and generate a heat affected zone group; A reaction force analysis unit for confining the volume element to the heat affected area group and generating an area of the heat affected area group by using the reaction force of the volume element; And a volume generation unit configured to generate the heat affected area volume shape index value by using an area of the heat affected area group.

그리고, 상기 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템은 상기 열영향 영역 체적형상지수값을 이용하여 해석해서 변형된 형상이 반영된 변형예측파일을 생성하는 파일 생성부를 더 포함한다. The deformation prediction system of the hot curved surface processing further includes a file generation unit that generates a deformation prediction file reflecting the deformed shape by analyzing the heat affected area volume shape index value.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템이 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 방법에 있어서, 가열대상곡면을 측정하여 계측값을 생성하고, 상기 가열대상곡면에 가열할 가열선 정보를 입력받는 단계; 상기 계측값을 변환해서 격자 구조 요소 및 격자 구조 절점으로 형성된 등방평면에 상사 하는 단계; 상기 가열대상곡면의 깊이를 일정 간격으로 분할하여 깊이별 구간을 설정하는 단계; 상기 가열선 정보를 이용하여 상기 등방평면에 열영향 영역을 표시하는 단계; 상기 깊이별 구간 마다 표시된 상기 열영향 영역의 면적을 계산하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성하는 단계; 및 상기 열영향 영역 체적형상지수값을 이용하여 변형된 형상이 반영된 변형예측파일을 생성하는 단계를 포함하는 열간 곡면 가공의 변형 예측 방법이 제공된다.Further, according to another aspect of the present invention, in the method for predicting the deformation of the hot surface processing in the deformation prediction system of hot surface processing, the heating target surface is measured to generate a measurement value, the heating to be heated to the heating target surface Receiving line information; Converting the measured values to be similar to an isotropic plane formed of a lattice structure element and a lattice structure node; Setting a section for each depth by dividing the depth of the heating target curved surface at regular intervals; Displaying a heat affected area on the isotropic plane using the heating line information; Generating a heat affected zone volumetric shape index value by calculating an area of the heat affected zone displayed for each depth section; And generating a deformation prediction file reflecting the deformed shape by using the heat-affected area volume shape index value.

그리고, 상기 가열선 정보를 이용하여 상기 등방평면에 열영향 영역을 표시하는 단계는, 상기 가열 경로의 좌표값을 변환하는 단계; 상기 깊이별 구간 마다 등방평면에 변환한 가열 경로의 좌표값을 표시하는 단계; 상기 깊이별 구간 마다 가열 속도에 연관된 가열선 두께를 검색하여 추출해서 상기 등방평면에 표시하는 단계; 상기 깊이별 구간 마다 가열 경로를 이용하여 진행 각도에 따라 진행 구간을 설정하는 단계; 및 상기 진행 구간에 따라 상기 가열선 두께를 분할하여 상기 열영향 영역을 표시하는 단계를 포함한다.The displaying of the heat affected area on the isotropic plane using the heating line information may include converting a coordinate value of the heating path; Displaying a coordinate value of a heating path converted on an isotropic plane for each section for each depth; Searching for, extracting, and displaying a heating line thickness associated with a heating rate for each depth section; Setting a progress section according to a progress angle by using a heating path for each section for each depth; And dividing the thickness of the heating line according to the progression section to display the heat affected area.

또한, 상기 깊이별 구간 마다 표시된 상기 열영향 영역의 면적을 계산하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성하는 단계 이전에, 상기 격자 구조 요소와 동일한 크기로 형성되는 바닥부 및 상기 바닥부와 대응되는 평면에 위치한 4개의 꼭지점을 연결한 뿔을 포함하는 브릭요소를 생성하는 단계; 및 상기 격자 구조 절점과 동일한 개수로 형성된 브릭요소를 포함하는 브릭요소그룹을 형성하는 단계를 포함 한다.In addition, prior to the step of calculating the area of the heat affected zone displayed for each section by depth to generate a heat affected zone volumetric shape index value, the bottom portion and the bottom portion are formed to have the same size as the lattice structure element. Generating a brick element including an horn connecting four vertices located in a plane; And forming a brick element group including brick elements formed in the same number as the lattice structure nodes.

그리고, 상기 깊이별 구간 마다 표시된 상기 열영향 영역의 면적을 계산하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성하는 단계는, 상기 브릭요소의 뿔이 하측에 위치하도록 배치하며, 상기 브릭요소의 바닥부가 상측에 위치하도록 배치하는 단계; 상기 브릭요소의 바닥부를 분할하여 체적 요소를 생성하는 단계; 상기 깊이별 구간 마다 상기 등방평면에 표시된 열영향 영역을 수집하여 열영향 영역 그룹을 생성하는 단계; 상기 열영향 영역 그룹에 상기 체적 요소를 구속시키는 단계; 상기 체적 요소의 반력을 이용하여 상기 열영향 영역 그룹의 무게를 계산하고 상기 열영향 영역 그룹의 무게를 이용하여 상기 열영향 영역 그룹의 면적을 생성하는 단계; 및 상기 열영향 영역 그룹의 면적을 이용하여 계산해서 상기 열영향 영역 체적형상지수값을 생성하는 단계를 포함한다.In addition, the step of calculating the area of the heat affected area by calculating the area of the heat affected area displayed for each of the depth sections may be arranged such that the horn of the brick element is positioned below, and the bottom of the brick element is located above. Positioning to be located at; Dividing a bottom portion of the brick element to generate a volume element; Generating a heat affected zone group by collecting the heat affected zone displayed on the isotropic plane for each of the depth sections; Constraining the volume element to the heat affected area group; Calculating a weight of the heat-affected area group using the reaction force of the volume element and generating an area of the heat-affected area group using the weight of the heat-affected area group; And calculating the heat affected area volumetric shape index value by using the area of the heat affected area group.

본 발명에 따른 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템 및 방법은 곡면으로 이루어진 부재에서도 가열선 정보를 이용하여 가열에 의해 변형된 형상을 예측할 수 있는 효과가 발생한다.In the deformation prediction system and method of hot surface processing according to the present invention, even in a member formed of curved surfaces, an effect of predicting a shape deformed by heating using heating line information occurs.

또한, 본 발명에 따른 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템 및 방법은 열영향 영역에 브릭요소의 분할한 체적 요소를 구속하여 체적 요소의 반력을 이용해서 열영향 영역의 체적형상지수값을 구할 수 있으므로 시간을 절약할 수 있는 효과가 발생한다.In addition, the deformation prediction system and method of hot surface processing according to the present invention can constrain the volumetric element of the brick element in the heat-affected region and obtain the volumetric shape index value of the heat-affected region by using the reaction force of the volumetric element. The effect can be saved.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. do.

본 발명에 따른 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템을 나타낸 블록도이다.The deformation prediction system of the hot surface processing according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a block diagram showing a deformation prediction system of hot curved machining according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템(100)은 측정부(10), 등방평면 제어부(20), 가열선 제어부(30), 체적형상지수 연산부(50) 및 파일 생성부(70)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the deformation prediction system 100 for hot surface processing includes a measurement unit 10, an isotropic plane control unit 20, a heating line control unit 30, a volume shape index calculation unit 50, and a file generation unit 70. ).

측정부(10)는 계측값을 생성한다. 다시말하여, 측정부(10)는 가열대상곡면을 측정하여 측정값을 생성하고, 측정값에 따라 격자 구조로 요소 분할한다. 그리고, 측정부(10)는 분할된 측정값을 이용하여 계측값을 생성한다. 한편, 측정부(10)는 측정값을 계측값으로 변환하기 위해서 측정값이 4개의 변으로 이루어진 값으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 측정부(10)는 예를 들어 측정값이 3개의 변으로 이루어지면 하나의 변을 두 개의 변으로 분리하고, 4개 이상의 변으로 이루어지면 인접한 변을 연결하여 4개의 변으로 만들 수 있다. 여기서, 가열대상곡면은 예를 들어 곡면으로 이루어진 부재로 형성될 수 있고, 계측값은 3차원 좌표값으로 형성될 수 있 다.The measuring unit 10 generates a measured value. In other words, the measurement unit 10 measures a heating target curved surface to generate a measurement value, and divides the element into a lattice structure according to the measurement value. The measurement unit 10 generates measured values using the divided measured values. On the other hand, the measurement unit 10 may be formed of a value consisting of four sides in order to convert the measured value to the measured value. Accordingly, the measuring unit 10 may be divided into two sides when the measured value is made of three sides, and the four sides by connecting adjacent sides when the measured value is made of four sides. have. Here, the heating target curved surface may be formed of, for example, a member consisting of a curved surface, the measurement value may be formed of a three-dimensional coordinate value.

등방평면 제어부(20)는 계측값을 변환하여 등방평면에 상사(mapping)한다. 구체적으로, 등방평면 제어부(20)는 계측값의 3차원 좌표값을 2차원 좌표값으로 변환한다. 그리고, 등방평면 제어부(20)는 등방평면에 계측값의 2차원 좌표값을 상사한다. 여기서, 등방평면은 격자 구조 요소로 이루어지고, 격자 구조 요소의 교차점에는 절점이 형성되며 절점을 중심으로 정사각형 형태의 격자 구조 절점이 형성된다.The isotropic plane control unit 20 converts the measured value and maps it to the isotropic plane. Specifically, the isotropic plane control unit 20 converts the three-dimensional coordinate value of the measured value into a two-dimensional coordinate value. And the isotropic plane control part 20 similarly measures the two-dimensional coordinate value of a measured value to an isotropic plane. Here, the isotropic plane is composed of lattice structure elements, nodes are formed at intersections of the lattice structure elements, and square lattice structure nodes are formed around the nodes.

가열선 제어부(30)는 가열선 정보를 입력받고, 가열선 정보를 이용하여 등방평면에 열영향 영역을 표시한다. 그리고, 가열선 제어부(30)는 가열대상곡면의 깊이를 분할하여 깊이별 구간을 설정한다. 이때, 가열선 정보는 가열대상곡면에 가열할 가열 경로 및 가열 속도를 포함한다. 가열선 제어부(30)는 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The heating line controller 30 receives heating line information and displays a heat affected area on an isotropic plane using the heating line information. The heating line controller 30 divides the depth of the heating target curved surface to set sections for each depth. In this case, the heating line information includes a heating path and a heating rate to be heated on the heating target surface. The heating wire controller 30 will be described in detail with reference to FIG. 2.

체적형상지수 연산부(50)는 깊이별 구간 마다 표시된 열영향 영역의 면적을 계산하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성한다. 이때, 열영향 영역 체적형상지수값은 열영향 영역에 미치는 체적 형상을 수치화한 값을 나타낸다. 구체적으로, 체적형상지수 연산부(50)는 평면가열대상 내에 형성된 격자 구조 요소와 동일한 크기로 브릭요소를 형성한다. 체적형상지수 연산부(50)는 브릭요소를 이용하여 열영향 영역의 면적을 생성하고, 열영향 영역의 면적을 이용하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성한다. 체적형상지수 연산부(50)는 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The volume shape index calculator 50 calculates the area of the heat affected area displayed for each section by depth to generate a heat affected area volume shape index value. In this case, the heat affected zone volumetric shape index value represents a value obtained by quantifying the volume shape of the heat affected zone. Specifically, the volume shape index calculation unit 50 forms a brick element having the same size as the lattice structure element formed in the planar heating object. The volume shape index calculator 50 generates an area of the heat affected area using a brick element, and generates a heat affected area volume shape index value using the area of the heat affected area. The volume shape index calculator 50 will be described in detail with reference to FIG. 3.

파일 생성부(70)는 열영향 영역 체적형상지수값을 이용하여 변형예측파일을 생성한다. 다시말하여, 파일 생성부(70)는 열영향 영역 체적형상지수값을 해석하여 변형된 형상이 반영된 변형예측파일을 생성한다.The file generation unit 70 generates a deformation prediction file by using the heat affected zone volume shape index value. In other words, the file generation unit 70 analyzes the heat affected area volume shape index value and generates a deformation prediction file in which the deformed shape is reflected.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템의 가열선 제어부를 나타낸 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a heating line control unit of a deformation prediction system of hot curved machining according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

도 2를 참조하면, 가열선 제어부(30)는 입력부(31), 가열선 저장부(33), 추출부(35), 구간 설정부(39), 표시부(37), 깊이 설정부(43) 및 분할부(41)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the heating line control unit 30 includes an input unit 31, a heating line storage unit 33, an extraction unit 35, a section setting unit 39, a display unit 37, and a depth setting unit 43. And a divider 41.

입력부(31)는 사용자로부터 가열대상곡면에 가열한 가열선 정보를 입력받는다. 입력부(31)는 예를 들어 키보드 또는 터치 스크린과 같은 입력 장치이거나 하드 디스크와 같은 저장 장치일 수 있다.The input unit 31 receives the heating wire information heated on the heating target curved surface from the user. The input unit 31 may be, for example, an input device such as a keyboard or a touch screen or a storage device such as a hard disk.

가열선 저장부(33)는 가열 속도와 가열선 두께를 연관시켜 저장한다. 한편, 가열선 저장부(33)는 본 발명의 실시예와 같이 추출부(35)와 별도로 구현될 수 있지만 추출부(35) 내에 구비될 수도 있다. 여기서, 가열선 두께는 가열량을 표현하며, 가열대상곡면에서 변형에 영향을 주는 특정 온도 이상으로 가열된 영역을 나타낸다. 예를 들어, 가열선 두께는 약 700℃ 이상 가열한 영역만을 나타낸다. 그리고, 가열선 두께는 가열 속도에 따라 다르게 표시될 수 있다. 예를 들어, 가열선 두께는 가열 속도가 느릴수록 가열된 부분이 많으므로 두껍게 표시될 수 있고, 가열 속도가 빠를수록 가열된 부분이 적으므로 얇게 표시될 수 있다.The heating line storage unit 33 stores the heating rate in association with the heating line thickness. Meanwhile, the heating line storage unit 33 may be implemented separately from the extraction unit 35 as in the embodiment of the present invention, but may be provided in the extraction unit 35. Here, the heating line thickness represents the heating amount, and represents a region heated above a specific temperature that affects deformation in the heating target surface. For example, heating line thickness shows only the area | region heated about 700 degreeC or more. The heating line thickness may be displayed differently according to the heating rate. For example, the heating line thickness may be displayed thicker as the heating rate is slower because there are more heated portions, and may be displayed thinner as the heating rate is faster because there are fewer heated portions.

추출부(35)는 입력부(31)를 통해 입력받은 가열선 정보를 이용하여 가열선 두께를 추출한다. 다시말하여, 추출부(35)는 가열선 정보에 포함된 가열 속도와 연 관되는 가열선 두께를 가열선 저장부(33)에서 검색하여 추출한다. The extraction unit 35 extracts the thickness of the heating wire by using the heating wire information received through the input unit 31. In other words, the extraction unit 35 retrieves and extracts the heating line thickness associated with the heating rate included in the heating line information from the heating line storage unit 33.

표시부(37)는 가열 경로를 변환하여 등방평면에 표시하고, 가열선 두께를 표시한다. 구체적으로, 표시부(37)는 가열선 정보에 포함된 가열 경로의 3차원 좌표값을 2차원 좌표값으로 변환하여 등방평면에 표시한다. 그리고, 표시부(37)는 추출부(35)로부터 추출된 가열선 두께를 등방평면에 표시한다. 한편, 표시부(37)는 가열 경로의 시작점 및 종료점을 변환하여 등방평면에 표시할 수 있다.The display part 37 converts a heating path, displays it on an isotropic plane, and displays the heating line thickness. Specifically, the display unit 37 converts the three-dimensional coordinate values of the heating path included in the heating line information into two-dimensional coordinate values and displays them on the isotropic plane. And the display part 37 displays the thickness of the heating wire extracted from the extraction part 35 on an isotropic plane. On the other hand, the display unit 37 may convert the starting point and the ending point of the heating path to display on the isotropic plane.

구간 설정부(39)는 가열 경로를 이용하여 진행 구간을 설정한다. 구체적으로, 구간 설정부(39)는 등방평면에 표시된 가열 경로를 이용하여 진행 각도에 따라 진행 구간을 설정한다. The section setting unit 39 sets a progress section using a heating path. Specifically, the section setting unit 39 sets the progress section according to the progress angle by using the heating path displayed on the isotropic plane.

분할부(41)는 진행 구간에 따라 가열선 두께를 분할하여 열영향 영역을 표시한다. 이때, 열영향 영역은 4개의 꼭지점을 가지는 사각형 형태로 형성될 수 있다.The division part 41 displays the heat affected area by dividing the heating line thickness according to the progression section. In this case, the heat affected area may be formed in a quadrangular shape having four vertices.

깊이 설정부(43)는 가열대상곡면의 깊이를 분할하여 깊이별 구간을 설정한다. 다시말하여, 깊이 설정부(43)는 측정값을 이용하여 가열대상곡면의 깊이를 일정 간격으로 분할하여 깊이별 구간을 설정한다. 이에 따라, 표시부(37)는 깊이별 구간 마다 형성된 등방평면에 가열 경로 및 가열선 두께를 표시하고, 분할부(41)는 가열선 두께를 분할하여 열영향 영역을 표시한다. 이때, 가열선 두께는 깊이별 구간마다 다르게 형성된다. 깊이별 구간마다 가열선 두께가 다르게 형성되는 이유는 가열대상곡면의 깊이에 따라 전달되는 온도층의 구배가 달라지기 때문이다.The depth setting unit 43 sets the section for each depth by dividing the depth of the heating target curved surface. In other words, the depth setting unit 43 sets the section for each depth by dividing the depth of the heating target curved surface by a predetermined interval using the measured value. Accordingly, the display unit 37 displays the heating path and the heating line thickness on the isotropic plane formed for each section by depth, and the division unit 41 displays the heat affected area by dividing the heating line thickness. At this time, the heating line thickness is formed differently for each section by depth. The reason why the thickness of the heating line is different for each section by depth is that the gradient of the temperature layer transmitted varies according to the depth of the heating target surface.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템의 체적형상지수 연산부를 나타낸 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a volume shape index calculator of a deformation prediction system for hot surface machining according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

도 3을 참조하면, 체적형상지수 연산부(50)는 요소 생성부(51), 수집부(53), 반력 해석부(55) 및 체적 생성부(57)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the volume shape index calculator 50 includes an element generator 51, a collector 53, a reaction force analyzer 55, and a volume generator 57.

요소 생성부(51)는 평면가열대상 내에 형성된 격자 구조 요소와 동일한 크기로 형성되는 브릭요소를 생성한다. 구체적으로, 요소 생성부(51)는 격자 구조 요소와 동일한 크기로 형성되는 바닥부를 포함하는 브릭요소를 생성한다. 여기서, 브릭요소는 바닥부 및 바닥부와 대응되는 평면에 형성된 4개의 꼭지점을 연결하여 형성되는 뿔을 포함한다. 그리고, 요소 생성부(51)는 브릭요소의 뿔을 하측에 위치하도록 배치하고, 브릭요소의 바닥부를 상측에 위치하도록 배치한다. 예를 들어, 요소 생성부(51)는 브릭요소를 역삼각뿔 형태로 배치할 수 있다.The element generating unit 51 generates a brick element formed to have the same size as the grid structure element formed in the planar heating object. Specifically, the element generating unit 51 generates a brick element including a bottom portion formed with the same size as the grid structure element. Here, the brick element includes a bottom portion and a horn formed by connecting four vertices formed in a plane corresponding to the bottom portion. Then, the element generating unit 51 is disposed so that the horns of the brick element is located below, and the bottom portion of the brick element is located above. For example, the element generator 51 may arrange the brick element in the form of an inverted triangular pyramid.

수집부(53)는 깊이별 구간 마다 형성된 열영향 영역을 수집하여 열영향 영역 그룹을 생성한다. 그리고, 수집부(53)는 진행 구간에 따라 열영향 영역 그룹을 분할한다.The collector 53 collects the heat affected zones formed for each section by depth to generate a heat affected zone group. The collector 53 divides the heat affected zone group according to the progression section.

반력 해석부(55)는 열영향 영역 그룹에 체적 요소를 구속시키고, 체적 요소의 반력을 이용하여 열영향 영역 그룹의 면적을 생성한다. 열영향 영역 그룹의 면적을 생성하기 위하여 반력 해석부(55)는 체적 요소에 가상의 밀도, 두께, 중력가속도를 부여한다. The reaction force analysis unit 55 confines the volume element to the heat affected area group, and generates an area of the heat affected area group by using the reaction force of the volume element. In order to generate the area of the heat affected zone group, the reaction force analysis unit 55 imparts a density, thickness, and gravity acceleration to the volume element.

체적 생성부(57)는 열영향 영역 그룹의 면적을 이용하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성하고, 열영향 영역 체적형상지수값을 이용하여 열변형 해석기구가 요구하는 입력 자료를 연산한다. The volume generating unit 57 generates a heat affected area volume shape index value using the area of the heat affected area group, and calculates input data required by the heat deformation analyzing apparatus using the heat affected area volume shape index value.

본 발명에 따른 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 방법을 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 방법을 간략하게 나타낸 순서도이다.A method for predicting deformation of hot curved machining according to the present invention will be described. 4 is a flow chart briefly illustrating a method for predicting deformation of hot curved machining according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 측정부(10)는 가열대상곡면을 측정하여 계측값을 생성하고, 가열선 제어부(30)는 가열대상곡면에 가열할 가열선 정보를 입력받는다(S10). 그리고, 등방평면 제어부(20)는 계측값을 변환해서 격자 구조 요소로 형성된 등방평면에 상사한다(S20). Referring to FIG. 4, the measurement unit 10 generates a measurement value by measuring a heating target surface, and the heating line controller 30 receives heating line information to be heated on the heating target surface (S10). The isotropic plane control unit 20 converts the measured value and is similar to the isotropic plane formed of the lattice structure element (S20).

다음으로, 가열선 제어부는 가열대상곡면의 깊이를 일정 간격으로 분할하여 깊이별 구간을 설정한다(S30). Next, the heating line control unit divides the depth of the heating target curved surface at regular intervals to set the section for each depth (S30).

그리고, 가열선 제어부(30)는 가열선 정보를 이용하여 깊이별 구간 마다 등방평면에 열영향 영역을 표시한다(S40). 이후, 체적형상지수 연산부(50)는 평면가열대상 내에 형성된 격자 구조 요소와 동일한 크기로 브릭요소를 형성한다. 그리고, 체적형상지수 연산부(50)는 브릭요소를 이용하여 깊이별 구간 마다 표시된 열영향 영역의 면적을 생성하고, 열영향 영역의 면적을 이용하여 열영향 영역 체적형상지수값 및 열변형 해석기구의 입력값을 생성한다(S50). 마지막으로, 파일 생성부(70)는 열영향 영역 체적형상지수값 및 해석기구의 입력값을 이용하여 변형된 형상이 반영된 변형예측파일을 생성한다(S60).The heating line controller 30 displays the heat affected area on the isotropic plane for each section by depth using the heating line information (S40). Thereafter, the volume index calculator 50 forms a brick element having the same size as the lattice structure element formed in the planar heating object. The volume shape index calculation unit 50 generates the area of the heat affected area displayed for each section by depth using the brick element, and uses the area of the heat affected area to determine the heat affected area volume shape index value and the thermal deformation analysis apparatus. An input value is generated (S50). Finally, the file generation unit 70 generates a deformation prediction file in which the deformed shape is reflected using the heat affected area volume shape index value and the input value of the analysis mechanism (S60).

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 도 4에서 설명한 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 방법을 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 방법을 상세하게 나타낸 순서도이다. Hereinafter, a method of predicting deformation of the hot curved machining described with reference to FIG. 4 will be described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6. 5 and 6 are flowcharts illustrating in detail a method for predicting deformation of hot curved machining according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 측정부(10)는 가열대상곡면을 측정하여 계측값을 생성한다(S111). 구체적으로, 측정부(10)는 가열대상곡면을 측정하여 측정값을 생성하고, 측정값을 이용하여 격자 구조로 요소 분할한다. 그리고, 측정부(10)는 분할한 측정값을 이용하여 계측값을 생성한다. 여기서, 계측값은 3차원 좌표값으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the measuring unit 10 generates a measured value by measuring a heating target curved surface (S111). In detail, the measurement unit 10 measures a heating target curved surface to generate a measured value, and divides the element into a lattice structure using the measured value. And the measurement part 10 produces | generates a measured value using the divided measured value. Here, the measured value may be formed of a three-dimensional coordinate value.

그리고, 가열선 제어부(30)는 가열선 정보를 입력받는다. 구체적으로, 가열선 제어부(30)의 입력부(31)는 사용자로부터 가열선 정보를 입력받는다(S113). 이때, 가열선 정보는 가열곡면대상에 가열할 가열 경로와 가열 속도를 포함한다.The heating wire control unit 30 receives the heating wire information. Specifically, the input unit 31 of the heating line control unit 30 receives the heating line information from the user (S113). In this case, the heating line information includes a heating path and a heating rate to be heated to the heating curved object.

다음으로, 등방평면 제어부(20)는 계측값을 변환한다(S115). 다시 말하여, 등방평면 제어부(20)는 측정부(10)로부터 제공받은 계측값을 변환한다. 예를 들어, 등방평면 제어부(20)는 계측값의 3차원 좌표값을 2차원 좌표값으로 변환할 수 있다. Next, the isotropic plane control unit 20 converts the measured value (S115). In other words, the isotropic plane control unit 20 converts the measured value provided from the measurement unit 10. For example, the isotropic plane control unit 20 may convert a three-dimensional coordinate value of the measured value into a two-dimensional coordinate value.

그리고, 등방평면 제어부(20)는 계측값을 등방평면에 상사한다(S117). 구체적으로, 등방평면 제어부(20)는 계측값의 2차원 좌표값을 등방평면에 상사한다. 여기서, 등방평면은 격자 구조 요소로 이루어지고, 격자 구조 요소의 교차점에는 절점이 형성되며 절점을 중심으로 정사각형 형태의 격자 구조 절점이 형성된다.And the isotropic plane control part 20 similarly measures a measured value to an isotropic plane (S117). Specifically, the isotropic plane control unit 20 resembles the two-dimensional coordinate value of the measured value on the isotropic plane. Here, the isotropic plane is composed of lattice structure elements, nodes are formed at intersections of the lattice structure elements, and square lattice structure nodes are formed around the nodes.

이후, 가열선 제어부(30)는 가열곡면대상의 깊이를 분할하여 깊이별 구간을 설정한다(S119). 다시말하여, 가열선 제어부(30)의 깊이 설정부(43)는 측정부(10)로부터 제공받은 측정값을 이용하여 가열곡면대상의 깊이를 일정 간격으로 분할하여 깊이별 구간을 설정한다. 다음으로, 등방평면 제어부(20)는 깊이별 구간 마다 등방평면을 설정한다. Thereafter, the heating line control unit 30 sets the section for each depth by dividing the depth of the heating curved object (S119). In other words, the depth setting unit 43 of the heating line control unit 30 divides the depth of the heating curved object at regular intervals using the measured value provided from the measuring unit 10 to set sections for each depth. Next, the isotropic plane control unit 20 sets the isotropic plane for each section for each depth.

그리고, 가열선 제어부(30)는 가열선 정보의 가열 경로를 변환하여 등방평면에 표시한다(S121, S123). 구체적으로, 가열선 제어부(30)의 표시부(37)는 가열 경로(165)의 좌표값을 변환하여 깊이별 구간 마다 형성된 등방평면에 표시한다. 예를 들어, 표시부(37)는 가열 경로의 3차원 좌표값을 2차원 좌표값으로 변환하고, 가열 경로의 2차원 좌표값을 이용하여 등방평면에 표시한다. Then, the heating line control unit 30 converts the heating path of the heating line information to display on the isotropic plane (S121, S123). Specifically, the display unit 37 of the heating line control unit 30 converts the coordinate values of the heating path 165 and displays them on an isotropic plane formed for each section by depth. For example, the display part 37 converts the three-dimensional coordinate value of a heating path into a two-dimensional coordinate value, and displays it on an isotropic plane using the two-dimensional coordinate value of a heating path.

이후, 가열선 제어부(30)는 가열선 두께를 추출하여 등방평면에 표시한다(S125). 구체적으로, 가열선 제어부(30)의 추출부(35)는 가열 속도에 연관된 가열선 두께를 가열선 저장부(33)에서 검색하여 추출하고, 표시부(37)는 가열선 두께를 등방평면에 표시한다. 한편, 가열선 두께는 가열량을 나타내고 깊이별 구간마다 다르게 형성된다. 깊이별 구간마다 가열선 두께가 다르게 형성되는 이유는 가열대상곡면의 깊이에 따라 전달되는 온도층의 구배가 달라지기 때문이다. 따라서, 추출부(35)는 깊이별 구간마다 가열선 두께를 검색하여 추출하고, 표시부(37)는 깊이별 구간마다 가열선 두께를 등방평면에 표시한다.Thereafter, the heating line control unit 30 extracts the thickness of the heating line and displays it on the isotropic plane (S125). Specifically, the extraction unit 35 of the heating line control unit 30 retrieves and extracts the heating line thickness associated with the heating rate from the heating line storage unit 33, and the display unit 37 displays the heating line thickness on an isotropic plane. do. On the other hand, the heating line thickness represents the heating amount and is formed differently for each section by depth. The reason why the thickness of the heating line is different for each section by depth is that the gradient of the temperature layer transmitted varies according to the depth of the heating target surface. Accordingly, the extraction unit 35 searches for and extracts the heating line thickness for each section by depth, and the display unit 37 displays the heating line thickness on an isotropic plane for each section for each depth.

다음으로, 가열선 제어부(30)의 구간 설정부(39)는 등방평면에 형성된 가열 경로(165)의 진행 각도를 이용하여 분할해서 진행 구간을 설정한다(S127). Next, the section setting section 39 of the heating line control section 30 divides using the travel angle of the heating path 165 formed on the isotropic plane to set the travel section (S127).

그리고, 가열선 제어부(30)는 진행 구간에 따라 가열선 두께를 분할하여 열 영향 영역을 표시한다(S129). 다시말하여, 가열선 제어부(30)의 분할부(41)는 진행 구간에 따라 등방평면에 표시된 가열선 두께를 분할하여 열영향 영역을 표시한다. 이때, 열영향 영역은 사각형 형태로 형성될 수 있다.In addition, the heating line control unit 30 displays the heat affected area by dividing the heating line thickness according to the progress section (S129). In other words, the division part 41 of the heating line control part 30 displays the heat affected area by dividing the heating line thickness displayed on the isotropic plane according to the progression section. In this case, the heat affected area may be formed in a rectangular shape.

이후, 체적형상지수 연산부(50)는 평면가열대상 내에 형성된 격자 구조 요소와 동일한 크기로 형성되는 브릭요소를 생성한다(S131). 구체적으로, 체적형상지수 연산부(50)의 요소 생성부(51)는 격자 구조 요소와 동일한 크기로 형성되는 바닥부를 포함하는 정육면체의 브릭요소를 생성한다. 그리고, 요소 생성부(51)는 바닥부와 대응되는 한 평면에 형성되는 4개의 꼭지점을 연결한 뿔을 포함하는 브릭요소를 형성한다. 이때, 브릭요소는 사각뿔 형태로 형성될 수 있다.Thereafter, the volume index calculator 50 generates a brick element having the same size as the lattice structure element formed in the planar heating object (S131). Specifically, the element generating unit 51 of the volume shape index calculation unit 50 generates a brick element of a cube including a bottom portion formed of the same size as the lattice structure element. In addition, the element generator 51 forms a brick element including an horn connecting four vertices formed in one plane corresponding to the bottom part. At this time, the brick element may be formed in the shape of a square pyramid.

다음으로, 체적형상지수 연산부(50)는 브릭요소그룹을 형성한다(S133). 다시말하여, 체적형상지수 연산부(50)의 요소 생성부(51)는 격자 구조 절점과 동일한 개수로 형성된 브릭요소를 포함하는 브릭요소그룹을 형성한다. 그리고, 요소 생성부(51)는 뿔이 하측에 위치하도록 배치하고, 바닥부가 상측에 위치하도록 배치한다(S135). 예를 들어, 요소 생성부(51)는 브릭요소를 역삼각뿔 형태로 배치될 수 있다.Next, the volume shape index calculation unit 50 forms a brick element group (S133). In other words, the element generating unit 51 of the volume shape index calculation unit 50 forms a brick element group including brick elements formed in the same number as the lattice structure nodes. Then, the element generating unit 51 is disposed so that the horn is located on the lower side, and arranged so that the bottom portion is located on the upper side (S135). For example, the element generator 51 may arrange the brick element in the form of an inverted triangular pyramid.

이후, 도 6을 참조하면 체적형상지수 연산부(50)는 브릭요소의 바닥부를 요소 분할하여 체적 요소를 생성한다(S137). 다시말하여, 체적형상지수 연산부(50)의 요소 생성부(51)는 열영향 영역 그룹의 면적을 생성하기 위하여 브릭요소의 바닥부를 요소 분할하여 체적 요소를 생성한다. Subsequently, referring to FIG. 6, the volume shape index calculator 50 divides the bottom of the brick element into elements to generate a volume element (S137). In other words, the element generator 51 of the volume index operator 50 generates a volume element by dividing the bottom of the brick element in order to generate an area of the heat affected area group.

그리고, 체적형상지수 연산부(50)는 깊이별 구간 마다 형성된 열영향 영역을 수집하여 열영향 영역 그룹을 생성한다(S139). 다시말하여, 체적형상지수 연산부(50)의 수집부(53)는 깊이별 구간의 등방평면에 형성된 열영향 영역을 수집하여 열영향 영역 그룹을 형성한다. 그리고, 수집부(53)는 열영향 영역 그룹을 격자 구조 절점 별로 분할하여 설정한다.In addition, the volume index operator 50 generates a heat affected area group by collecting the heat affected areas formed in each depth section (S139). In other words, the collection unit 53 of the volume shape index calculation unit 50 collects the heat affected areas formed on the isotropic plane of the section for each depth to form a heat affected area group. In addition, the collection unit 53 divides and sets the heat affected area group for each grid structure node.

이후, 체적형상지수 연산부(50)는 열영향 영역 그룹의 면적을 생성한다(S141). 구체적으로, 체적형상지수 연산부(50)의 반력 해석부(55)는 격자 구조 절점 별로 분할한 열영향 영역 그룹에 체적 요소를 구속한다. 그리고, 반력 해석부(55)는 체적 요소의 반력을 측정하여 열영향 영역 그룹의 면적을 생성한다. 이때, 반력 해석부(55)는 열영향 영역 그룹의 면적을 생성하기 위해 체적 요소에 가상의 밀도, 두께, 중력가속도를 부여한다. 예를 들어, 반력 해석부(55)는 가상의 밀도 1, 가상의 두께 1, 가상의 중력가속도 1을 체적 요소에 부여할 수 있다. 따라서, 반력 해석부(55)는 가상의 밀도, 두께, 중력가속도를 갖는 체적 요소의 반력을 측정하여 열영향 영역 그룹의 무게를 계산하고 열영향 영역 그룹의 무게를 이용하여 열영향 영역 그룹의 면적을 생성한다. Thereafter, the volume index operator 50 generates an area of the heat affected area group (S141). Specifically, the reaction force analysis unit 55 of the volume shape index calculation unit 50 constrains the volume element in the heat affected area group divided by the lattice structure nodes. Then, the reaction force analysis unit 55 measures the reaction force of the volume element to generate the area of the heat affected zone group. At this time, the reaction force analysis unit 55 imparts a virtual density, thickness, and gravity acceleration to the volume element to generate the area of the heat affected area group. For example, the reaction force analysis unit 55 may apply the virtual density 1, the virtual thickness 1, and the virtual gravitational acceleration 1 to the volume element. Therefore, the reaction force analysis unit 55 calculates the weight of the heat affected zone group by measuring the reaction force of a volume element having virtual density, thickness, and gravity acceleration, and uses the weight of the heat affected zone group to calculate the area of the heat affected zone group. Create

다음으로, 체적형상지수 연산부(50)의 체적 생성부(57)는 격자 구조 절점 별로 형성된 열영향 영역 그룹의 면적들을 이용하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성한다(S143). 그리고, 체적 생성부(57)는 열영향 영역 체적형상지수값을 이용하여 해석기구가 요구하는 입력값을 생성한다. Next, the volume generating unit 57 of the volume shape index calculation unit 50 generates a heat affected area volume shape index value by using the areas of the heat affected area group formed for each lattice structure node (S143). The volume generator 57 generates an input value required by the analysis mechanism by using the heat affected zone volume shape index value.

마지막으로, 파일 생성부(70)는 열영향 영역 체적형상지수값을 이용하여 해석해서 변형예측파일을 생성한다(S145). 구체적으로, 파일 생성부(70)는 열영향 영 역 체적형상지수값 및 해석 기구의 입력값을 이용하여 유한 요소 해석(Finite Element Method : FEM)의 일종인 변형도 직접 경계법(SDB)을 통해 해석할 수 있다. 이때, 등방평면에서의 열영향 영역 체적형상지수값은 연산이 되는 기준 틀에 의해 생성된 상대적인 값이다. 그러므로, 열영향 영역 체적형상지수값은 등방평면에서 연산되더라도 실제 가열곡면대상에서도 유지되기 때문에 해석기구에서는 실제 가열곡면대상을 모델링으로 하여도 같은 열영향 영역 체적형상지수값을 이용하여 변형도 직접 경계법을 통해 해석할 수도 있다. 이와 같은 변형도 직접 경계법에 관련된 기술은 현재 당업계에서 널리 알려지고 사용되고 있는 공지 기술에 해당하는 바, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 변형예측파일은 변형된 형상이 반영된다. Finally, the file generation unit 70 analyzes using the heat affected area volume shape index value to generate a deformation prediction file (S145). Specifically, the file generation unit 70 uses a deformation degree direct boundary method (SDB), which is a kind of finite element method (FEM), by using a heat affected area volumetric shape index value and an input value of an analysis mechanism. It can be interpreted. At this time, the heat affected area volumetric shape index value in the isotropic plane is a relative value generated by the reference frame to be calculated. Therefore, even if the heat affected zone volume shape index value is calculated in the isotropic plane, it is also maintained in the actual heated surface object, so the analysis mechanism directly deforms the deformation degree using the same heat affected zone volume shape index value even if the actual heated surface object is modeled. It can also be interpreted through law. The technology related to the deformation degree direct boundary method corresponds to a known technology that is widely known and used in the art, and a detailed description thereof will be omitted. Here, the deformation prediction file is reflected in the deformed shape.

한편, 파일 생성부(70)에서 생성한 변형예측파일을 사용자가 판단하여 사용자가 원하는 형상이 출력되지 않았으면 사용자가 원하는 형상이 반영될 때까지 가열선 정보를 입력하여 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 과정을 수행할 수 있다.On the other hand, if the user predicts the deformation prediction file generated by the file generation unit 70 and the shape desired by the user is not output, the heating wire information is input until the shape desired by the user is reflected to predict the deformation of the hot surface processing. Can be performed.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 방법을 설명하기 위해 예시한 도면이다.7 to 10 are diagrams for explaining a method for predicting deformation of hot surface processing according to an embodiment of the present invention.

측정부(10)는 도 7에 도시된 바와 같이 가열대상곡면(150)을 측정한 측정값을 이용하여 계측값을 생성한다. 그리고, 가열선 제어부(30)는 가열 경로(160)와 가열 속도를 포함하는 가열선 정보를 입력받는다. 그리고, 등방평면 제어부(20)는 도 8에 도시된 바와 같이 변환한 계측값을 등방평면(171)에 상사한다. 여기서, 등 방평면(171)은 도 8에 도시된 바와 같이 격자 구조 요소로 이루어지고, 격자 구조 요소의 교차점에는 절점(173)이 형성되며, 절점(173)을 중심으로 정사각형 형태의 격자 구조 절점(175)이 형성된다.As shown in FIG. 7, the measurement unit 10 generates a measured value using the measured value of the heating target curved surface 150. The heating line controller 30 receives heating line information including the heating path 160 and the heating rate. The isotropic plane control unit 20 similarly measures the measured value converted as shown in FIG. 8 to the isotropic plane 171. Here, the equiplanar surface 171 is formed of a lattice structure element as shown in FIG. 8, a node 173 is formed at an intersection point of the lattice structure element, and a lattice structure node having a square shape around the node 173. 175 is formed.

다음으로, 등방평면 제어부(20)는 깊이별 구간 마다 도 9에 도시된 바와 같이 등방평면(171a, 171b)을 설정한다. 이때, 제 1 등방평면(171a)은 가열곡면대상(150)의 표면을 나타내는 등방평면일 수 있고, 제 2 등방평면(171b)은 다수의 깊이별 구간 중 하나에 형성된 등방평면일 수 있다.Next, the isotropic plane control unit 20 sets the isotropic planes 171a and 171b for each section by depth as shown in FIG. 9. In this case, the first isotropic plane 171a may be an isotropic plane representing the surface of the heated curved object 150, and the second isotropic plane 171b may be an isotropic plane formed in one of a plurality of depth-specific sections.

표시부(37)는 변환한 가열 경로(165)를 이용하여 도 9에 도시된 바와 같이 깊이별 구간 마다 형성된 등방평면(171a, 171b)에 열역향 영역(177a, 177b)을 표시한다. 그리고, 분할부(41)는 도 9에 도시된 바와 같이 진행 구간에 따라 등방평면(171a, 171b)에 표시된 가열선 두께를 분할한다. The display unit 37 displays the heat reversed regions 177a and 177b on the isotropic planes 171a and 171b formed for each section by depth using the converted heating path 165. In addition, the division part 41 divides the thickness of the heating wires displayed on the isotropic planes 171a and 171b according to the traveling section as shown in FIG. 9.

그리고, 요소 생성부(51)는 도 10에 도시된 바와 같이 뿔 형태의 브릭요소(183)를 형성하고, 다수개의 브릭요소(183)를 포함하는 브릭요소그룹(180)을 형성한다. 이때, 브릭요소(183)는 사각뿔 형태로 형성될 수 있으며 바닥부(187)와 뿔(185)을 포함한다. The element generator 51 forms a brick element 183 having a horn shape as shown in FIG. 10, and forms a brick element group 180 including a plurality of brick elements 183. In this case, the brick element 183 may be formed in a quadrangular pyramid shape and includes a bottom portion 187 and an horn 185.

다음으로, 수집부(53)는 도 10에 도시된 바와 같이 열영향 영역 그룹을 격자 구조 절점(175) 별로 분할하여 설정한다. 이후, 반력 해석부(55)는 열영향 영역 그룹에 브릭요소를 구속시키고, 브릭 요소의 반력을 이용하여 열영향 영역 그룹의 면적을 생성한다. 그리고, 체적 생성부(57)는 열영향 영역 그룹의 면적을 이용하여 열영향 영역 체적형상지수값을 생성한다. 그리고, 파일 생성부(70)는 열영향 영역 체적형상지수값을 이용하여 변형예측파일 생성한다. Next, as illustrated in FIG. 10, the collecting unit 53 divides and sets the heat affected area group by the lattice structure nodes 175. Thereafter, the reaction force analysis unit 55 constrains the brick element to the heat affected area group, and generates an area of the heat affected area group by using the reaction force of the brick element. The volume generator 57 generates a heat affected zone volume shape index value using the area of the heat affected zone group. The file generation unit 70 generates a deformation prediction file using the heat affected area volume shape index value.

여기서, 브릭요소를 이용하여 열영향 영역 체적형상지수값을 계산하는 것을 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 열영향 체적형상지수값을 구할 수 있는 방법이면 무관하다.Here, the calculation of the heat affected area volume shape index value using the brick element has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the method may be used to obtain the heat affected volume shape index value.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형 예측 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a deformation prediction system of hot curved machining according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 방법을 간략하게 나타낸 순서도이다.4 is a flow chart briefly illustrating a method for predicting deformation of hot curved machining according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 곡면 가공의 변형을 예측하는 방법을 상세하게 나타낸 순서도이다.5 and 6 are flowcharts illustrating in detail a method for predicting deformation of hot curved machining according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 측정부10: measuring unit

20 : 등방평면 제어부20: isoplane control unit

30 : 가열선 제어부30: heating wire control unit

31 : 입력부31: input unit

33 : 가열선 저장부33: heating wire storage unit

35 : 추출부35: extraction unit

37 : 표시부37: display unit

39 : 구간 설정부39: section setting unit

41 : 분할부41: division

43 : 깊이 설정부43: depth setting unit

50 : 체적형상지수 연산부50: volume shape index calculation unit

51 : 요소 생성부51: element generator

53 : 수집부53: collector

55 : 반력 해석부55: reaction force analysis unit

57 : 체적 생성부57: volume generator

70 : 파일 생성부70: file generator

Claims

In the system for predicting deformation of hot surface processing,

A measuring unit measuring a heating target curved surface to generate a measured value;

An isotropic plane controller which converts the measured value and is similar to an isotropic plane formed of a lattice structure element and a lattice structure node;

A heating line controller configured to receive heating line information to be heated on the heating object curved surface, display a heat affected area on the isotropic plane using the heating line information, and set a section for each depth by dividing the depth of the heating object curved surface;

A volume shape index calculator for generating a heat affected area volumetric index value by calculating an area of the heat affected area displayed for each depth section; And

A file generation unit for generating a deformation prediction file reflecting the deformed shape by analyzing the heat affected area volumetric shape index value.

Deformation prediction system of hot surface machining comprising a.

The method of claim 1,

And the heating line information includes a heating path to be heated on the heating target surface and a heating rate.

3. The method of claim 2,

The heating wire control unit,

An input unit to receive the heating wire information;

A heating line storage unit for storing the heating rate in association with the heating line thickness;

An extraction unit for extracting a heating line thickness associated with the heating rate from the heating line storage unit;

A display unit for converting coordinate values of the heating path, displaying coordinate values of the heating path converted on the isotropic plane, and displaying the heating line thickness on the isotropic plane;

A section setting unit that sets a progress section according to a progress angle by using the heating path; And

And a divider for dividing the thickness of the heating line according to the progression section to display the heat affected area.

The method of claim 3,

The heating wire control unit,

Further comprising a depth setting unit for setting the section for each depth by dividing the depth of the heating target curved surface at regular intervals,

And the extractor extracts a heating line thickness associated with a heating rate for each section by depth, and the division unit displays a heat affected area by dividing the heating line thickness for each section by depth.

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In the method where the deformation prediction system of hot surface machining predicts the deformation of hot surface machining,

Measuring a heating target surface to generate a measurement value, and receiving heating line information to be heated on the heating target surface;

Converting the measured value to be similar to an isotropic plane formed of a lattice structure element and a lattice structure node;

Setting a section for each depth by dividing the depth of the heating target curved surface at regular intervals;

Displaying a heat affected area on the isotropic plane using the heating line information;

Generating a heat affected zone volumetric shape index value by calculating an area of the heat affected zone displayed for each depth section; And

Generating a deformation prediction file reflecting the deformed shape by using the heat affected area volumetric shape index value;

Deformation prediction method of hot surface processing comprising a.

The method of claim 7, wherein

And the heating line information includes a heating path and a heating rate for heating the curved surface to be heated.

The method of claim 8,

Displaying a heat affected area on the isotropic plane using the heating line information,

Converting coordinate values of the heating path;

Displaying a coordinate value of a heating path converted on an isotropic plane for each section for each depth;

Searching for, extracting, and displaying a heating line thickness associated with a heating rate for each depth section;

Setting a progress section according to a progress angle by using a heating path for each section for each depth; And

And dividing the thickness of the heating line according to the progression section to display the heat affected area.

The method of claim 9,

Before the step of generating a heat affected zone volumetric shape index value by calculating the area of the heat affected zone displayed for each section by depth,

Generating a brick element including a bottom portion formed of the same size as the lattice structure element and an horn connecting four vertices located on a plane corresponding to the bottom portion; And

And forming a brick element group including brick elements formed in the same number as the lattice structure nodes.

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