점용접의 간격 변화에 의한 구조 강성 영향 평가 연구

Abstract

저항 용접은 1877년(Elihu Thomson)에 의해 발견되었고, 그 이후로부터 판과 판을 연결하는 제조공정으로 매우 광범위하게 사용되었다. 저항 용접기의 대표적인 점용접(spot welding)이 최초로 실용화 된 것은 1900년 경 미국의 해머드(Hamad)에 의해 발명 되었다. 저항 점용접은 용접봉이나 플럭스를 사용하지 않고 용접부의 온도가 일반적으로 아아크 용접의 경우보다 낮고, 가열 시간도 짧으며, 가열부가 국부적이기 때문에 비교적 모재를 상하지 않고, 용접후의 변형이나 잔류응력이 상대적으로 작아 여러 분야에 걸쳐 많이 이용되고 있다. 또한 가압의 효과로 용접부의 기계적 성질의 개량 등을 기대할 수 있다. 특히 작업속도가 빠르기 때문에 대량생산이 용이하여 생산 산업 부분에 있어서 광범위하게 사용할 수 있으며, 특히 자동차 산업에서 점용접을 가장 많이 이용하고 있다. FEM 해석 과정에서 점용접 요소의 경우 세밀한 모델링 보다는 최대한 단순한 모델링이 선호된다. 이는 해석대상에 점용접 수가 매우 많고, 해석시간의 감소 등의 이유이다. 단순한 점용접 모델일지라도 실제와 유사한 거동을 나타내어야 한다. 이에 본 연구에서는 점용접 해석 모델링을 단순화 시키고, 점용접부의 메쉬를 재구성하지 않고 구조물에 대한 빔 요소를 구성하고, 변형율 속도를 적용하여 파단 강도 측면의 물성을 최대한 반영한 모델을 해석 하였다. 또한 완성된 점용접 모델을 이용하여 모자형상의 사각 기둥의 충돌 실험을 실시하고, 해석 결과를 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 또한 기존 점용접 모델링을 통하여 점용접 모델을 검증 할 수 있었다. 최종적으로 점용접 등 간격의 해석으로 용접 위치의 최적화와 용접 수를 줄이면서도 구조물의 강도에 대하여 알 수 있었다. 또한 등 간격의 모델링을 통하여 용접 수 감소와 강성 향상에 효과를 알 수 있었다.