This study is concerned with the analysis of laminated metal strip bending of automotive engine bearings. A specimen made up of two metal layers, tin and steel, is bent into a semi-circular shape by a cylindrical punch. The deformed specimen shows a slight anticlastic curvature. This problem is three-dimensional case rather than plane strain, thus making the problem more complex for analytical treatment. The strip bending, however, can usually be treated as plane strain when the width of a strip is much larger than the thickness.
In this analysis, the materials assumed to be rigid plastic. And the problem is simplified such that pure moments are applied to the strip. The stress-strain relationship is determined by tensile test with the aid of Proksa's assumption.
The change of thickness is investigated during deformation. And the tangential strain on the outside surface at the given deflection is measured by the strain gage. The experimental results are compared with the theoretical ones. It is found that the present analysis of laminated metal strip bending predicts well the thickness change during the band ing. However, the tangential strain due to the punch bending appears to be different from the deformation in pure bending.
평판을 굽혀서 반원으로 만드는 Metal Bearing 의 제작과정을 이론적으로 해석하고, 그 결과를 실험을 통하여 비교하여 보고자하였다. 이론 해석은 다음과 같은 가정하에서 이루어졌다. 재료는 탄성 변형이 없는 완전 강소성재나 강소성재이며, Tresca 항부 조건과 일반적인 소성 유동 법칙을 따른다. 또한, 유효응력변형도 관계는 $\bar{σ} = σ_o + m \bar{ε}$를 사용하고, 평면변형도 상태의 순수굽힘으로 가정한다. 이와같은 가정과 함께 중립축에서 접선변형도 증분이 없다는 조건으로부터 무차원항으로된 곡률과 두께에 관한 식이 유도된다. 이 식에서 곡률에 대한 두께의 변화, 접선변형도, 중립축과 재료 내부층들의 이동을 파악하였다. 또한, 항복조건과 반경 방향의 평형식에 의하여 응력을 계산하였다. 그 결과 단일재의 경우 변형 경화 여부에 따라 두께가 감소하거나 일정하다는 이제까지의 사실이 확인되었다. 안쪽 재료의 변형 경화를 고려한 복합재의 경우, 상대 곡률 κ=0.1 이내에서 두께는 증가하며, 중립축의 체적비는 감소한다는 사실을 알았다.
실험은 단일재(SP34) 와 부합재의 처짐에 대한 두께 변화와 접선 변형도 변화를 살폈다. 접선변형도는 strain gage 를 시편 바깥쪽 중앙부에 붙이고, strain indicator를 연결하여 측정하였다. 그 결과, 평면변형도 조건의 순수 굽힘 이론이 두께변화에는 잘 적용되나, 접선변형도 변화에는 부적합하다는 것이 판명되었다.
