In this study, novel material characterization methods for sheet forming simulation was investigated. Two topics were considered: (1) Expansion of DIC technology and (2) Geometry optimization technology. For the first topic, it was carried out the multipoint analysis and development of MATLAB code to deal with more characteristics within the gauge length of sheet type specimen of TRIP1180. From the analysis, Young’s modulus degradation due to the accumulation of plastic strain was calculated by generating multiple stress-strain curves from each ma-terial point. The repeated loading test was also conducted to compare the results from the proposed multipoint analysis and conventional test. It was found that the proposed method with uniaxial tension test could be employed to measure the Young’s modulus degradation on behalf of the repeated loading test. For the 2$^{nd}$ topic, geometry optimization of in-plane torsion test specimen (Twin bridge specimen) was conducted to measure the more accurate shear fracture strain with constant zero triaxiality and Lode parameter by introducing the integrated framework consisting of topology and shape optimization schemes. To consider the material anisotropy, User-defined MATe-rial (UMAT, Fortran code) was implemented in the framework. In addition, user-defined script (Python code) for constructing objective functions was also employed to deal with numerical output data and objective functions. The geometry of twin bridge area was optimized to achieve an exclusive shear deformation on the gauge area, and the actual experiment was performed for the verification purpose. From the experimental result, it was observed that the deformation up to onset of fracture on the area of interest was well evolved maintaining exclusively shear stress state.
본 연구는 박판성형공정 해석을 위한 새로운 물성평가 방법에 대해 다루며, 두가지 주제에 대해 논한다: (1) 디지털 이미지 연관기법 기술의 확장성, (2) 기하학적 형상 최적화 기술. 첫번째 주제에서는 TRIP1180 판재 인장시험편의 게이지 영역 내부에서 더 많은 소재 특성을 획득하기 위한 다절점 분석법 및 MATLAB 코드 개발을 수행하였다. 제안된 방법론을 통한 디지털 이미지 연관기법 분석의 결과로부터, 각 절점에서 다수의 응력-변형률 선도를 계산함으로써 소성 변형률 누적에 따른 영률 저하를 계산하였다. 또한, 전통적인 물성 획득 방법과 제안된 방법론의 결과 비교를 위하여 반복하중 시험을 수행하였다. 비교 결과로부터, 제안된 방법론이 전통적인 반복하중 시험을 대체하여 영률 저하 현상을 측정할 수 있음을 확인하였다. 두번째 주제에서는 위상 최적화 및 형상 최적화의 통합 체계를 도입하고, 응력 삼축성과 로데 변수가 0으로 유지되는 엄밀한 전단 파단 변형률 측정을 위하여 비틀림 시험편 (쌍교 시험편)의 기하학적 형상 최적화를 수행하였다. 대상 소재의 이방성을 고려하기 위하여 사용자 정의 부함수 (포트란 코드)를 통합 체계에 구현하였으며, 수치적인 계산 결과와 목적함수를 다루기 위하여 사용자 정의 스크립트 (파이썬 코드)를 추가적으로 작성 및 구현하였다. 쌍교 영역의 기하학적 형상은 게이지 영역에 독점적인 전단 변형을 유발할 수 있도록 최적화 되었으며, 실제 실험을 통하여 결과를 검증하였다. 실험 결과로부터, 관심 영역에서의 독점적인 전단 응력 상태가 파단 발생 시점까지 양호하게 유지되는 것을 관찰하였다.
