KR101246065B1 - Determination system of heating shape and position for triangle heating and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 가열 대상 부재의 특성에 따른 최대 가열 폭을 결정하는 단계; 목적 형상과 상기 가열 대상 부재의 초기 형상의 비교를 통해 상기 가열 대상 부재의 면내 변형도 분포를 계산하는 단계; 및 상기 최대 가열 폭을 밑변으로 하고, 상기 면내 변형도 분포에서 얻은 변형 각도를 상기 밑변의 끝각으로 하여 삼각가열의 가열 형상을 결정하는 단계를 포함하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 제공할 수 있다.The present invention relates to a triangular heating shape and positioning system and method thereof.
According to one aspect of the invention, the step of determining the maximum heating width according to the characteristics of the member to be heated; Calculating an in-plane strain distribution of the member to be heated by comparing an object shape with an initial shape of the member to be heated; And determining the heating shape of the triangular heating using the maximum heating width as the base and the deformation angle obtained from the in-plane strain distribution as the end angle of the base. have.

Description

삼각가열 가열 형상 및 위치 결정시스템 및 그 방법{DETERMINATION SYSTEM OF HEATING SHAPE AND POSITION FOR TRIANGLE HEATING AND METHOD THEREOF}Triangular heating heating shape and positioning system and its method {DETERMINATION SYSTEM OF HEATING SHAPE AND POSITION FOR TRIANGLE HEATING AND METHOD THEREOF}

본 발명은 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 삼각가열법에서 삼각가열과 선가열을 병합 형태로 제공함으로써 좌굴 현상을 방지하기 위한 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a triangular heating shape and positioning system and a method thereof, and more particularly, triangular heating shape and positioning for preventing buckling by providing a triangular heating and line heating in a merge form in the triangular heating method. A system and method thereof are provided.

일반적으로, 선박 외판의 3차원 형상 가공은 크게, 프레스(press)나 로울러(roller) 등을 이용하는 기계적인 1차 냉간 가공(Mechanical Processing)과 철판에 가스 토치 등으로 열을 가함에 의한 잔류 열탄소성 변형을 이용하는 2차 열간 가공(Thermal Processing)의 두 단계의 가공방법이 사용되고 있다. 여기서, 냉간 가공방법은 제어의 편의성 때문에 한쪽 방향으로만 일정한 곡률을 가지는 완만하고 단순한 외판의 곡면 가공과 이중곡면 외판의 1차 가공에서 주로 이용되는 것으로, 굽힘가공이 주목적으로, 주로 롤러 벤딩(Roller Bending), 프레스 벤딩(Press Bending)으로 나누어지며, 프레스 벤딩의 일종인 다단 프레스 벤딩(multi Pressing) 기법이 소개되고 있다. 또한, 열간 가공방법은 마무리 작업 및 이중 곡면 외판의 2차 가공, 용접변형 제거 등의 작업에 주로 이용되는 것으로, 고도의 기술이 요구되는 작업이다. In general, the three-dimensional shape processing of the outer shell of a ship is largely due to mechanical primary cold processing using a press, roller, or the like, and residual thermal carbon by applying heat to a steel plate with a gas torch or the like. Two-stage processing method of secondary thermal processing using sex deformation is used. In this case, the cold working method is mainly used for the smooth processing of smooth and simple outer shells having a constant curvature only in one direction and the primary processing of double curved outer shells due to the convenience of control, and the bending process is mainly used for roller bending. Bending, Press Bending, and a multi-pressing technique, which is a kind of press bending, have been introduced. In addition, the hot working method is mainly used for finishing operations, secondary processing of the double curved shell plate, welding deformation removal, etc., and is a work requiring high technology.

이러한 열간 가공방법에는 선체 외판의 가장자리를 국부적으로 가열하고 냉각하여 수축을 유발시키는 삼각가열법이 있는데, 이러한 삼각가열법은 선체 외판의 이중곡형상을 만들기 위한 방법 중 볼록형 또는 오목형의 부재를 만들기 위해 주로 사용되는 방법이다. 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이, 반구 형상을 가지는 물체(1)를 평평하게 만들기 위해서는 모서리 부분을 늘려야 하고, 반대로 평평한 형상의 물체(2)를 반구 형상으로 제작하려면 모서리 부분을 수축시켜야 한다. 이와 같은 메커니즘으로 외판의 볼록 또는 오목형태를 만드는 방법이 삼각가열법이다.This hot working method is triangular heating method that locally heats and cools the edges of the hull shell to induce shrinkage. The triangular heating method is to make a convex or concave member among the methods for making a double curved shape of the hull shell. This is the method mainly used for. For example, as shown in Figure 1, to make the hemispherical object (1) flat to increase the corner portion, on the contrary, to make the flat object (2) in the hemispherical shape, the corner portion must be shrunk. . The triangular heating method is to make the convex or concave shape of the outer shell by such a mechanism.

삼각가열법으로 부재를 만들기 위해서는 부재 안쪽에서부터 점진적으로 가열 영역을 넓혀서 최종적으로는 모서리 부분에서 가열이 최대로 되도록 하여야 가장 큰 효과를 얻을 수 있다. 그런데, 현재 대부분의 조선소에서는 삼각가열을 작업자의 경험에 의존하여 진행하고 있으며, 가열 형상의 결정에 대한 연구가 미흡한 상황이며, 유일한 삼각가열의 형상을 결정한 방법으로는 본 출원인이 대한민국 특허청에 출원한 특허출원 제10-2007-0052944호의 "삼각가열 가열 형상 및 위치 결정시스템 및 그 방법"이 있다.In order to make the member by triangular heating method, it is necessary to gradually widen the heating area from the inside of the member so that the heating can be maximized at the corner part. However, most shipyards are currently performing triangular heating based on the operator's experience, and studies on determining the heating shape are insufficient. As a method of determining the shape of the triangular heating, the present applicant has filed a patent application with the Korean Patent Office. Patent Application No. 10-2007-0052944, "triangular heating heating shape and positioning system and method thereof".

이러한 종래의 기술은 삼각가열의 높이를 중립축까지로 결정하고 면내 변형도 분포를 이용하여 삼각가열 폭을 결정하는 방법을 사용함으로써 삼각가열법의 효용성을 높이도록 하였는데, 부재 크기가 크고 면내 변형도의 차이가 클 경우 모서리 부분에서 과도한 입열이 발생되는 경우가 발생할 수 있으며, 이로 인해 가공 품질이 저하될 수 있다.The conventional technique is to increase the effectiveness of the triangular heating method by determining the height of the triangular heating to the neutral axis and the triangular heating width by using the in-plane strain distribution. If the difference is large, excessive heat input may occur at the edges, which may result in deterioration of the processing quality.

여기서, 가열되는 부재의 열 변형은, 중립축을 기준으로 일측과 타측의 열 변형 방향이 서로 다르게 나타나게 된다. 일반적으로, 중립축 윗쪽을 가열할 경우 윗방향의 변형이, 아랫쪽을 가열할 경우 아랫방향의 변형이 발생된다(참조 : Analysis of Welded Structure, Koichi Masubuchi, 296페이지).Here, in the heat deformation of the member to be heated, the heat deformation directions of one side and the other side are different from each other based on the neutral axis. In general, heating the upper side of the neutral axis causes deformation in the upward direction, and heating the lower side causes the deformation in the downward direction (see Analysis of Welded Structure, Koichi Masubuchi, p. 296).

한편, 조선소의 가공 프로세스를 살펴보면, 열간가공 작업후 작업된 부재간에 용접작업을 통해 블록을 구성하게 되는데, 모서리 부분에서 상술한 과도한 입열에 따른 품질 문제가 발생하면 이후 프로세스인 용접 작업이 매우 어렵게 된다. 그러므로, 삼각가열을 통해 원하는 형상을 만들기 위해서는 수축변형을 이용해 각변형을 잘 제어해야 한다. 특히 부재 모서리에 품질 문제가 발생하는 원인인 좌굴(buckling)을 줄이기 위해서는 모서리의 가열 영역을 제어해야 할 필요가 있다. On the other hand, when looking at the machining process of the shipyard, the block is formed by welding work between the members worked after the hot working operation, if the quality problem caused by the excessive heat input at the edge portion occurs, the subsequent welding work becomes very difficult. . Therefore, in order to achieve the desired shape through triangular heating, it is necessary to control the angular deformation by using shrinkage deformation. In particular, it is necessary to control the heating area of the edges in order to reduce buckling, which is a cause of quality problems in the member edges.

좌굴이 일어나는 원인을 자세히 살펴보면 다음과 같다.The causes of buckling in detail are as follows.

도 2는 정상적으로 삼각가열이 수행될 때의 부재의 변형을 나타내는데, (a)와 같이 부재(3)의 가운데 부분(3a)에 입열이 되면 부재(3)가 가진 열팽창 성질에 따라, (b)와 같이 팽창된다. 이때 가열되지 않는 영역에는 변형되지 않으려는 강성이 있고, 가열된 영역의 강성은 급격히 낮아지기 때문에, 가열되지 않은 영역의 강성이 압축력으로 작용하여 가열된 부분은 위아래로 볼록한 형상이 된다. 이후 가열된 부분이 냉각되면 (c)와 같이 좌우 방향으로 발생되는 수축력으로 인해 부재(3)에 각변형이 발생된다.Figure 2 shows the deformation of the member when the triangular heating is normally performed, according to the thermal expansion properties of the member (3) when the heat input to the center portion (3a) of the member 3, as shown in (a), (b) As inflated. At this time, there is a rigidity not to be deformed in the unheated region, and the rigidity of the heated region is sharply lowered, so that the rigidity of the unheated region acts as a compressive force and the heated portion becomes convex up and down. Then, when the heated portion is cooled, angular deformation occurs in the member 3 due to the contracting force generated in the left and right directions as shown in (c).

이와 달리, 도 3은 부재(4)에 좌굴이 발생될 경우를 나타내는데, (a)와 같이 부재(4)의 가운데 영역(4a)에 입열되면, 가열영역이 팽창된다. 이때, 입열량이 과도하거나, 가열영역이 크거나, 두께가 얇을 경우에는 (b)와 같은 좌굴 변형이 발생된다. 상세히, 부재의 가열되는 영역(4a)이 좌우로 팽창될 때, 가열되지 않는 영역의 강성은 가열되는 부분에 압축력으로 작용하게 되고, 입열량이 과도하거나, 가열영역이 크거나, 두께가 얇을 경우에는 압축력이 임계값보다 커지게 되어 가열영역에서의 강성이 압축력을 버티지 못해 좌굴이 발생하게 된다. 이후 냉각이 되어도 발생된 좌굴 변형 형상은 (c)와 같이 바뀌지 않고 전체적으로 수축되어 각변형을 유도하게 된다. In contrast, FIG. 3 shows a case where buckling occurs in the member 4. When the heat is input to the center region 4a of the member 4 as shown in (a), the heating region is expanded. At this time, when the amount of heat input is excessive, the heating region is large, or the thickness is thin, buckling deformation as shown in (b) occurs. In detail, when the heated region 4a of the member is expanded left and right, the rigidity of the unheated region acts as a compressive force on the heated portion, and when the amount of heat input is excessive, the heating region is large, or the thickness is thin. In this case, the compressive force becomes larger than the threshold value, so that the stiffness in the heating zone cannot sustain the compressive force and buckling occurs. Thereafter, even when cooled, the generated buckling deformation shape is not changed as shown in (c) and is contracted as a whole to induce angular deformation.

열간가공 작업은 열을 이용하여 원하는 각변형을 유도하는 것이지만, 도 3에서와 같이 좌굴이 발생된다면 원하는 각변형을 얻더라도 좌굴에 의해 용접이 어렵게 되고, 선박 성능이 저하되는 결과를 유발시킨다.The hot working operation is to induce a desired angular deformation using heat, but if buckling occurs as shown in FIG. 3, even if a desired angular deformation is obtained, welding is difficult due to buckling, resulting in a decrease in ship performance.

그런데, 종래의 기술에서처럼 가열 형상 상단의 길이를 60mm로 결정하여 면내 변형도 분포에 따라 밑변의 가열 길이를 결정하는 경우, 면내 변형도 분포가 크고 부재 폭이 큰 경우에는 좌굴현상을 발생시킬 수 있다.However, in the case of determining the heating length of the bottom side according to the in-plane strain distribution by determining the length of the upper end of the heated shape as 60 mm as in the conventional art, the buckling phenomenon may occur when the in-plane strain distribution is large and the member width is large. .

본 발명의 실시예들은 삼각가열법에서 좌굴 현상을 방지함으로써 원하는 형상의 부재 제작을 가능하도록 하고, 부재의 용접 작업을 용이하게 할 수 있는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide a triangular heating heating shape and positioning system and method that can make a member of the desired shape by preventing the buckling phenomenon in the triangular heating method, and facilitate the welding operation of the member. .

본 발명의 일측면에 따르면, 가열 대상 부재의 특성에 따른 최대 가열 폭을 결정하는 단계; 목적 형상과 상기 가열 대상 부재의 초기 형상의 비교를 통해 상기 가열 대상 부재의 면내 변형도 분포를 계산하는 단계; 및 상기 최대 가열 폭을 밑변으로 하고, 상기 면내 변형도 분포에서 얻은 변형 각도를 상기 밑변의 끝각으로 하여 삼각가열의 가열 형상을 결정하는 단계를 포함하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 제공할 수 있다.According to one aspect of the invention, the step of determining the maximum heating width according to the characteristics of the member to be heated; Calculating an in-plane strain distribution of the member to be heated by comparing an object shape with an initial shape of the member to be heated; And determining the heating shape of the triangular heating using the maximum heating width as the base and the deformation angle obtained from the in-plane strain distribution as the end angle of the base. have.

또한, 상기 삼각가열의 가열 형상의 밑변과 마주보는 꼭지점으로부터 중립축을 향해 연장되는 선가열 형상을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 제공할 수 있다.In addition, it may provide a triangular heating shape and positioning method further comprising the step of determining a line heating shape extending toward the neutral axis from the vertex facing the bottom of the heating shape of the triangular heating.

또한, 상기 선가열 형상은 상기 중립축과 상기 꼭지점을 연결한 선인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 제공할 수 있다.In addition, the linear heating shape may provide a triangular heating heating shape and positioning method, characterized in that the line connecting the neutral axis and the vertex.

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또한, 상기 특성은 상기 가열 대상 부재의 재질과 두께인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 제공할 수 있다.In addition, the characteristics may provide a triangular heating shape and positioning method, characterized in that the material and the thickness of the heating target member.

또한, 상기 변형 각도는, 상기 면내 변형도에 있어서 어느 하나의 모서리와 다른 하나의 모서리의 단부를 이은 선이 상기 어느 하나의 모서리와 이루는 각도인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 제공할 수 있다.In addition, the deformation angle is a triangular heating heating shape and positioning method, characterized in that the line connecting the end of any one corner and the other corner in the in-plane deformation degree with the one of the corners. Can provide.

또한, 상기 최대 가열 폭은 상기 가열 대상 부재에 좌굴이 발생되지 않는 경우의 가열 폭인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 제공할 수 있다.In addition, the maximum heating width can provide a triangular heating shape and positioning method, characterized in that the heating width when the buckling does not occur in the member to be heated.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 목적형상과 가열 대상 부재의 초기형상을 입력받는 입력부; 상기 가열 대상 부재의 특성에 따른 최대 가열 폭이 저장되는 가열 특성 DB; 상기 가열 특성 DB로부터 상기 최대 가열 폭을 밑변으로 하는 삼각형의 가열 형상을 설정하는 삼각형상 설정부; 및 상기 삼각형상 설정부에서 설정된 값에 따라 가열 형상 및 위치를 생성하는 생성부가 포함되는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정 시스템을 제공할 수 있다.According to another aspect of the invention, the input unit for receiving the target shape and the initial shape of the heating object member; A heating characteristic DB for storing a maximum heating width according to the characteristic of the member to be heated; A triangular phase setting unit that sets a triangular heating shape with the maximum heating width as the base from the heating characteristic DB; And a generator for generating a heating shape and a position according to a value set by the triangle-shaped setting unit.

또한, 상기 삼각형은, 상기 목적 형상과 상기 초기 형상의 비교를 통해 얻은 면내 변형도 분포의 변형 각도를 양 끝각으로 하는 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the triangle may provide a triangular heating shape and positioning system, characterized in that the angle of deformation of the in-plane strain distribution obtained through the comparison of the target shape and the initial shape as both end angles.

또한, 상기 변형 각도는, 상기 면내 변형도에 있어서 어느 하나의 모서리와 다른 하나의 모서리의 단부를 이은 선이 상기 어느 하나의 모서리와 이루는 각도인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 제공할 수 있다.In addition, the deformation angle is a triangular heating heating shape and positioning method, characterized in that the line connecting the end of any one corner and the other corner in the in-plane deformation degree with the one of the corners. Can provide.

또한, 상기 삼각형의 밑변과 마주보는 꼭지점으로부터 연장되는 선가열 형상을 설정하는 선형상 설정부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정 시스템을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a triangular heating heating shape and positioning system characterized in that it further comprises a linear set for setting a line heating shape extending from the vertex facing the base of the triangle.

또한, 상기 특성은 상기 가열 대상 부재의 재질과 두께인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the characteristic can provide a triangular heating shape and positioning system, characterized in that the material and the thickness of the member to be heated.

또한, 상기 최대 가열 폭은 상기 가열 대상 부재에 좌굴이 발생되지 않는 경우의 가열 폭인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the maximum heating width can provide a triangular heating heating shape and positioning system, characterized in that the heating width when the buckling does not occur in the member to be heated.

본 발명의 실시예들은 삼각가열법에서 삼각가열과 선가열을 병합 형태로 제공함으로써 좌굴 현상을 방지하고, 이로 인해 원하는 형상의 부재 제작을 가능하도록 하며, 부재의 용접 작업을 용이하게 할 수 있다.Embodiments of the present invention to prevent the buckling phenomenon by providing a triangular heating and line heating in the form of a merge in the triangular heating method, thereby making it possible to manufacture the member of the desired shape, it is possible to facilitate the welding operation of the member.

도 1은 일반적인 삼각가열법을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 가열에 따른 부재의 변형을 도시한 도면이고,
도 3은 가열에 따른 좌굴의 발생을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정시스템을 도시한 구성도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 도시한 흐름도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법에 면내 변형도 분포의 일례를 도시한 평면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법에서 면내 변형 분포의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법에서 가열 대상 부재에 삼각가열 영역을 나타낸 평면도이고,
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법의 선가열 위치를 도시한 평면도이다.1 is a view for explaining a general triangular heating method,
2 is a view showing the deformation of the member according to the heating,
3 is a view showing generation of buckling according to heating;
Figure 4 is a block diagram showing a triangular heating shape and positioning system according to an embodiment of the present invention,
5 is a flow chart showing a triangular heating shape and positioning method according to an embodiment of the present invention,
6 is a plan view showing an example of the in-plane strain distribution in the triangular heating shape and positioning method according to an embodiment of the present invention,
7 is an enlarged plan view showing a part of an in-plane strain distribution in a triangular heating shape and a positioning method according to an embodiment of the present invention;
8 is a plan view showing a triangular heating region on the member to be heated in the triangular heating shape and positioning method according to an embodiment of the present invention,
9 and 10 are plan views illustrating line heating positions of a triangular heating shape and a positioning method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정시스템을 도시한 구성도이다. Figure 4 is a block diagram showing a triangular heating shape and positioning system according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정시스템(100)은 설계 목적형상과 가열 대상 부재의 초기형상을 입력받는 입력부(110)와, 가열 대상 부재의 특성에 따라 실험이나 해석을 통해서 미리 얻은 최대 가열 폭에 대한 데이터를 저장하는 가열 특성 DB(120)와, 가열 특성 DB(120)로부터 가열 대상 부재의 최대 가열 폭을 산출하여 삼각가열 형상을 설정하는 삼각형상 설정부(130)와, 삼각형상 설정부(130)에 의해 설정된 삼각가열 형상의 꼭지점과 중립축 측으로의 선가열 위치를 설정하는 선형상 설정부(140)와, 삼각형상 설정부(130)와 선형상 설정부(140)로부터 설정된 값에 따라 가열 형상 및 위치를 생성하는 생성부(150)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 4, the triangular heating heating shape and positioning system 100 according to an embodiment of the present invention includes an input unit 110 for receiving a design target shape and an initial shape of a heating target member, and a heating target member. The triangular heating shape is set by calculating the maximum heating width of the heating target member from the heating characteristic DB 120 and the heating characteristic DB 120 for storing data on the maximum heating width obtained through experiments or analysis according to the characteristics of. The triangular setter 130 and the linear setter 140 for setting the vertex of the triangular heating shape set by the triangular setter 130 and the line heating position toward the neutral axis side, and the triangular setter 130 And a generator 150 for generating a heating shape and a position according to a value set by the linear setting unit 140.

생성부(150)에 의해 생성된 가열 형상 및 위치, 예컨대 삼각가열과 선가열을 병행하여 나타내는 가열 형상 및 위치를 전송 제어부(160)로 전송하여 모니터 등의 표시부(170)를 통해 디스플레이되도록 하거나, 프린터 등의 출력부(180)를 통해서 출력되도록 할 수 있다.The heating shape and the position generated by the generation unit 150, for example, the heating shape and the position indicating the parallel heating and line heating in parallel to the transmission control unit 160 to be displayed on the display unit 170, such as a monitor, It can be output through the output unit 180, such as a printer.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a triangular heating shape and a positioning method according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법은 최대 가열 폭을 결정하는 단계(S11)와, 면내 변형도 분포를 계산하는 단계(S12)와, 삼각가열의 가열 형상을 결정하는 단계(S13)와, 선가열의 가열 형상을 결정하는 단계(S14)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 5, the triangular heating shape and positioning method according to an embodiment of the present invention comprises the step of determining the maximum heating width (S11), calculating the in-plane strain distribution (S12), Determining the heating shape of the triangular heating (S13), and may include a step (S14) of determining the heating shape of the linear heating.

최대 가열 폭을 결정하는 단계(S11)는 가열 대상 부재의 특성에 따른 최대 가열 폭을 결정하는 단계이다. 최대 가열 폭은 가열 대상 부재의 특성에 따라 실험이나 해석을 통해서 얻을 수 있는 좌굴이 발생되지 않는 경우의 최대 가열 폭이며, 가열 특성 DB(120)에 미리 저장될 수 있다. 본 실시예에서는 가열 대상 부재의 재질과 두께에 따른 최대 가열 폭이 사용되는 것을 예로 설명하겠다.Determining the maximum heating width (S11) is a step of determining the maximum heating width according to the characteristics of the member to be heated. The maximum heating width is the maximum heating width when no buckling obtained through experiment or analysis is generated according to the characteristics of the member to be heated, and may be stored in advance in the heating characteristic DB 120. In this embodiment, it will be described by way of example that the maximum heating width according to the material and thickness of the member to be heated is used.

삼각가열에서의 입열은 부재의 중앙으로부터 모서리로 갈수록 많아지고, 좌굴은 대부분 부재의 모서리에서 발생된다. 따라서, 부재의 두께와 재질에 따라 모서리에서 좌굴이 발생되지 않도록 하는 가열 영역의 범위가 결정되면, 부재 내부에서도 좌굴이 발생되지 않는다. 즉, 삼각가열 시 모서리에서 좌굴이 발생되지 않도록 하면, 삼각가열 영역 전체에서 좌굴이 발생되지 않을 수 있다. Heat input in triangular heating increases from the center of the member to the edge, and buckling occurs mostly at the edge of the member. Therefore, if the range of the heating area for preventing buckling at the edge is determined according to the thickness and the material of the member, the buckling does not occur even inside the member. That is, if buckling is not generated at the corners during triangular heating, buckling may not occur in the triangular heating region.

상기와 같은 원리를 이용하면, 삼각가열 형상의 밑변의 길이를 최대 가열 폭으로 설정하고, 삼각가열 형상을 가열 대상 부재의 변형도 등 물리적 특성에 따라 결정할 경우, 좌굴의 발생을 방지할 수 있다.Using the above principle, when the length of the base of the triangular heating shape is set to the maximum heating width, and the triangular heating shape is determined according to the physical characteristics such as the degree of deformation of the member to be heated, occurrence of buckling can be prevented.

본 실시예에서는 삼각가열 형상의 밑변의 길이가 L인 것을 예로 설명하겠다.In this embodiment, the base length of the triangular heating shape will be described as an example.

한편, 삼각가열 형상을 결정하기 위해서는 삼각가열 형상의 밑변의 길이, 높이, 기울기 중 적어도 2가지 요소를 알아야 한다. 그런데, 삼각형의 밑변의 길이는 최대 가열 폭으로 설정되어 있으므로, 삼각가열 형상을 결정하기 위해서는 삼각형의 높이 및 기울기 중 적어도 하나의 정보가 필요하다.Meanwhile, in order to determine the triangular heating shape, at least two elements of the length, height, and slope of the base of the triangular heating shape should be known. However, since the length of the base of the triangle is set to the maximum heating width, at least one of the height and the slope of the triangle is required to determine the triangular heating shape.

본 실시예에서는 높이 또는 기울기를 구하기 위해 면내 변형도(in-plane strain) 분포를 이용하는 방법을 사용한다.In this embodiment, a method using an in-plane strain distribution is used to obtain a height or slope.

S11단계에서 삼각가열 형상의 최대 가열 폭이 설정되면, 가열 대상 부재의 면내 변형도 분포를 목적 형상과의 비교를 통해 계산한다(S12).When the maximum heating width of the triangular heating shape is set in step S11, the in-plane strain distribution of the member to be heated is calculated by comparing with the target shape (S12).

상세히, 도 6에 도시된 바와 같이, 계측 형상 또는 전개 형상으로 나타낼 수 있는 가열 대상 부재와 최종 만들어야 하는 목적형상 사이의 면내 변형도 분포를 계산하면, 계측형상의 각 부위에서 수축이 필요한 값을 비례적으로 판단할 수 있다. 도 6의 경우 일례로 볼록(convex)형 부재에서의 면내 변형도 분포를 나타내는데, 여기서 나타나는 수평 방향의 선(E)들은 면내 변형도의 상대적인 크기와 방향을 의미한다.In detail, as shown in FIG. 6, when the in-plane strain distribution between the member to be heated and the final target shape to be expressed as the measured shape or the developed shape is calculated, the value that requires shrinkage in each portion of the measured shape is proportional to You can judge by enemy. 6 illustrates an in-plane strain distribution in a convex member as an example, wherein the horizontal lines E shown here refer to the relative size and direction of the in-plane strain.

도 7은 도 6의 일부 영역을 확대한 것으로서, 선(E)들의 단부를 연결함으로써, 가열하고자 하는 삼각가열 형상의 변형 각도(θ)를 얻을 수 있다. 여기서, 상기 변형 각도(θ)는 어느 하나의 모서리(E1)와 다른 하나의 모서리(E2)의 단부를 이은 선이 어느 하나의 모서리(E1)와 이루는 각도일 수 있다.FIG. 7 is an enlarged partial region of FIG. 6, and by connecting end portions of lines E, a deformation angle θ of a triangular heating shape to be heated can be obtained. Here, the deformation angle θ may be an angle formed by one line E1 and a line connecting the end of the other edge E2 with one edge E1.

S12단계에서 가열 대상 부재의 면내 변형도 및 변형 각도(θ)가 계산되면, 모서리에서의 면내 변형도와 최대 가열 폭의 비율에 따라 삼각가열 가열 형상의 꼭지점을 계산하게 된다.When the in-plane strain and deformation angle θ of the member to be heated are calculated in step S12, the vertices of the triangular heating shape are calculated according to the ratio of the in-plane strain and the maximum heating width at the edges.

삼각가열의 가열 형상을 결정하는 단계(S13)에 의하면, 모서리에서의 면내 변형도와 최대 가열 폭의 비율에 따라 삼각가열의 꼭지점을 계산하게 된다.According to the step S13 of determining the heating shape of the triangular heating, the vertex of the triangular heating is calculated according to the ratio of the in-plane strain at the edge and the maximum heating width.

도 8에 도시된 바와 같이 삼각가열 형상을 결정할 때, 좌굴을 고려해서 이미 결정된 밑변의 길이(L)에 변형도의 변형 각도(θ)를 밑변의 양 끝각으로 적용하여 가열 삼각형의 나머지 한 꼭지점, 즉 밑변과 마주보는 꼭지점(V)의 위치를 구할 수 있으며, 이로부터 삼각가열의 형상 및 위치가 정의될 수 있다. 여기서, 삼각가열의 형상은 이등변 삼각형이 된다.When determining the triangular heating shape as shown in FIG. 8, the remaining one vertex of the heating triangle is applied by applying the deformation angle θ of the deformation degree to both end angles of the base side in consideration of the buckling and the length L of the base side determined in advance. That is, the position of the vertex (V) facing the bottom side can be obtained, from which the shape and position of the triangular heating can be defined. Here, the shape of the triangular heating is an isosceles triangle.

한편, 상술한 바와 같이 밑변을 기준으로 삼각가열 형상을 결정할 경우, 가열 폭이 작고 변형도 분포가 큰 경우에는 모서리의 일부만 가열되는 경우가 발생한다. 이 경우에는 가열 대상 부재 내부의 강성으로 인해 가열에 의한 각변형이 적게 나타나게 된다. 즉, 좌굴은 발생되지 않지만, 부재의 변형이 작아질 수 있다.On the other hand, when the triangular heating shape is determined based on the base as described above, when the heating width is small and the deformation distribution is large, only a part of the edges may be heated. In this case, angular deformation due to heating is less likely to occur due to the rigidity inside the object to be heated. That is, buckling does not occur, but deformation of the member can be small.

이러한 문제를 해결하기 위해 삼각가열 형상의 꼭지점으로부터 추가적으로 선가열을 수행할 수 있다.In order to solve this problem, line heating may be additionally performed from the vertex of the triangular heating shape.

이를 위한 선가열 가열형상을 결정하는 단계(S14)에 의하면, 삼각가열 형상의 꼭지점에서부터 중립축 방향으로 연장되는 선가열 위치를 결정하게 된다. 이때, 선가열 위치는 가열 대상 부재의 강성을 고려하여 결정될 수 있다. According to the step S14 of determining the preheating heating shape for this purpose, the position of the preheating line extending in the direction of the neutral axis from the vertex of the triangular heating shape is determined. In this case, the preheating position may be determined in consideration of the rigidity of the member to be heated.

상세히, 도 9에 도시된 바와 같이 삼각가열 형상의 꼭지점(V)으로부터 중립축(N)까지를 선가열 위치(10)로 결정할 수 있다. In detail, as shown in FIG. 9, the vertex V of the triangular heating shape to the neutral axis N may be determined as the line heating position 10.

상기와 같은 선가열의 위치 결정 방법 및 선가열 길이 등은 목적형상, 가열 대상 부재의 강성 등에 따라 미리 수치 해석 및 실험을 통해 계산되어 가열 특성 DB(120)에 저장될 수 있다.The positioning method and the length of the line heating as described above may be calculated through numerical analysis and experiment in advance according to the target shape, the rigidity of the member to be heated, and the like, and may be stored in the heating characteristic DB 120.

즉, 본 발명의 실시예에 의하면, 삼각가열과 선가열의 병합 형태로 이루어진 가열 형상 및 위치를 제공할 수 있다.That is, according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a heating shape and position consisting of a combination of triangular heating and line heating.

한편, 모서리에만 국부적 변형을 주거나, 중앙부에 강한 변형을 주어야 하는 경우 등과 같이 특정한 경우에는 선가열 위치를 축소하거나 생략할 수도 있다.On the other hand, in certain cases, such as local deformation only to the corner, or a strong deformation in the center may be reduced or omitted the line heating position.

선가열 위치의 결정을 마치면(S14), 최종적인 선가열 및 삼각 가열 정보를 생성 및 출력하는 단계(S15)를 실시할 수 있다.After the determination of the preheating position (S14), the step of generating and outputting the final preheating and triangular heating information (S15) may be performed.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 삼각가열법에서 삼각가열과 선가열을 병합 형태로 제공함으로써 좌굴 현상을 방지하고, 이로 인해 원하는 형상의 부재 제작을 가능하도록 하며, 부재의 용접 작업을 용이하게 할 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, by providing a triangular heating and line heating in the form of a merge in the triangular heating method to prevent the buckling phenomenon, thereby making it possible to manufacture the member of the desired shape, and easy welding of the member It can be done.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. For example, a person skilled in the art can change the material, size and the like of each constituent element depending on the application field or can combine or substitute the embodiments in a form not clearly disclosed in the embodiments of the present invention, Of the range. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and that such modified embodiments are included in the technical idea described in the claims of the present invention.

110 : 입력부 120 : 가열 특성 DB
130 : 삼각형상 설정부 140 : 선형상 설정부
150 : 생성부 160 : 전송 제어부
170 : 표시부 180 : 출력부110: input unit 120: heating characteristics DB
130: triangle phase setting unit 140: linear phase setting unit
150 generation unit 160 transmission control unit
170: display unit 180: output unit

Claims (13)

가열 대상 부재의 재질과 두께에 따른 최대 가열 폭을 결정하는 단계;
목적 형상과 상기 가열 대상 부재의 초기 형상의 비교를 통해 상기 가열 대상 부재의 면내 변형도 분포를 계산하는 단계; 및
상기 최대 가열 폭을 밑변으로 하고, 상기 면내 변형도 분포에서 얻은 변형 각도를 상기 밑변의 끝각으로 하여 삼각가열의 가열 형상을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 최대 가열 폭은 상기 가열 대상 부재에 좌굴이 발생되지 않는 경우의 가열 폭인 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법.Determining a maximum heating width according to the material and the thickness of the member to be heated;
Calculating an in-plane strain distribution of the member to be heated by comparing an object shape with an initial shape of the member to be heated; And
Determining the heating shape of the triangular heating using the maximum heating width as the base and using the deformation angle obtained from the in-plane strain distribution as the end angle of the base.
And the maximum heating width is a heating width when no buckling occurs in the member to be heated. 제 1 항에 있어서,
상기 삼각가열의 가열 형상의 밑변과 마주보는 꼭지점으로부터 중립축을 향해 연장되는 선가열 형상을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법.The method of claim 1,
And determining a line heating shape extending toward a neutral axis from a vertex facing the bottom of the heating shape of the triangular heating. 제 2 항에 있어서,
상기 선가열 형상은 상기 중립축과 상기 꼭지점을 연결한 선인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법.The method of claim 2,
The line heating shape is a triangular heating shape and positioning method, characterized in that the line connecting the neutral axis and the vertex. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 변형 각도는,
상기 면내 변형도에 있어서 어느 하나의 모서리와 다른 하나의 모서리의 단부를 이은 선이 상기 어느 하나의 모서리와 이루는 각도인 것을 특징으로 하는 삼각가열 가열 형상 및 위치 결정방법.The method of claim 1,
The deformation angle is,
The triangular heating shape and positioning method of the in-plane deformation degree, wherein the line connecting the end of one corner and the other corner is an angle formed with the one corner. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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