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티타늄강 복합판의 축방향 압축 안정성에 관한 분석 및 연구

Aug 29, 2024

티타늄강 복합판은 베이스 저탄소강과 클래딩 티타늄 금속을 복합 공정으로 압연 결합한 고성능 철강재입니다. 현재 엔지니어링 분야에서 널리 연구되고 적용되는 복합 금속 프로파일 중 하나입니다. 전통적인 강철과 비교하여 티타늄 강철 복합 패널은 열 전도성이 좋고 비용이 저렴하며 가격과 시장 측면에서 상당한 이점을 가지고 있습니다. 설계 효율성을 높이고 유지 관리 비용을 줄일 수 있습니다. 현재 티타늄강 복합판에 대한 기계적 연구가 진행되고 있으나 안정성에 대한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 논문은 티타늄강 복합판의 압축 안정성 이론을 기반으로 압축 시 안정성을 분석합니다.

에 대한 연구티타늄 강철 복합 플레이트주로 준비 방법에 중점을 둡니다. 현재의 제조방법에는 크게 확산복합법, 폭발복합법, 폭발압연복합법, 압연복합법 등이 있다. 확산복합공법은 소형 용접이음부 제작에 주로 사용되나, 준비시간이 길고 효율성이 낮다. 폭발성 복합공법은 공정이 간단하고 결합강도가 높으며 주름진 경계면을 얻을 수 있는 능력으로 널리 사용되는 제조공법이다. 그러나 폭발적인 폭발로 인해 발생하는 엄청난 진동과 소음으로 인해 어느 정도 환경오염과 소음공해를 초래할 수 있어 녹색개발 추세에 부합하지 않습니다. 또한, 작업조건이 열악하고 기계화 정도가 낮아 대형 티타늄강 복합판을 생산하는 데에는 사용할 수 없다. 폭발 압연 복합 방법도 널리 사용되지만 공정이 복잡하고 부적절한 제어는 티타늄 강 복합 판의 결합 강도에 영향을 미칠 수 있습니다. 복합 판을 압연하여 생산되는 티타늄 강철 복합 판은 표면 품질이 좋고 자유 크기이며 정확도가 높으며 환경 오염이 적고 수율이 높습니다. 보호층 면적이 넓은 티타늄강 복합판 가공에 적합하며 향후 주요 방향입니다. 티타늄 강철 복합 판재는 그림 1에 나와 있습니다.

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표 1은 티타늄강 복합패널의 베이스 및 클래딩 재료의 물리적 특성을 명시합니다.
GB/T 8547-2019 "티타늄강 복합판" 및 GB/T 8546-2017 "티타늄 스테인리스강 복합판"은 티타늄강 복합판의 인장 강도, 연신율 및 전단 강도 계산을 제안합니다. 인장 강도 Rmj의 하한은 방정식(1)에 따라 계산됩니다.

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식에서, t1은 저탄소강 모재의 두께(mm)이고; T2는 티타늄 금속 코팅의 두께(mm)입니다. Rm1은 저탄소강 모재 인장강도의 하한기준값(MPa)이고, Rm2는 티타늄 금속 코팅의 인장 강도(MPa)의 하한 기준값입니다.
티타늄강 복합판의 연신율 A는 모재 또는 클래딩재 기준의 중앙값의 하한값 이상이어야 합니다. 클래스 0 티타늄 강 복합판 사이의 경계면의 전단 강도는 196MPa 이상이고, 클래스 1과 클래스 2 티타늄 강 복합판 사이의 경계면의 전단 강도는 140MPa 이상입니다. 다양한 온도에서 티타늄강 복합판의 전단강도는 그림 2에 나와 있습니다.

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평형법은 작은 처짐 탄성 이론을 사용하여 판의 평형 방정식을 설정하고 최소 솔루션을 계산하며 분기 좌굴 하중을 구하는 것입니다. 평형법은 좌굴하중에 대한 정확한 해를 얻을 수 있지만 안정성을 결정할 수 없고 복잡한 조건에서는 해결하기 어렵습니다. 따라서 평형법은 판의 좌굴하중을 계산하기 위한 기본적인 해석방법으로만 사용될 수 있다. 에너지법은 좌굴하중을 계산할 수 있을 뿐만 아니라 좌굴 후의 처짐도 해석할 수 있어 판해석에 널리 활용되고 있습니다. 위치 에너지의 원리에 따르면 구조의 평형 상태는 항상 고정된 값을 갖습니다. 이를 바탕으로 이 위치에너지를 이용하여 평형방정식을 구하여 좌굴하중을 결정할 수 있으며, 최소 위치에너지의 원리를 이용하여 평형의 안정성도 판단할 수 있다. 수치법은 평형법으로 풀 수 없는 복잡한 문제뿐만 아니라 에너지법으로 표현할 수 없는 문제도 효과적으로 해결할 수 있습니다. 빠르고 효과적인 해석 방법으로, 특히 탄성소성 해석의 경우 정확한 솔루션을 신속하게 얻을 수 있습니다.
좌굴 해석.
처짐 후 플레이트의 전체 지지력과 안정성이 감소하기 때문에 처짐이 증가하면 성능에 영향을 미칩니다. 따라서 현재 규정은 플레이트의 폭 대 두께 비율을 제한하여 전체 불안정이 발생하기 전에 플레이트가 국부적인 불안정성을 겪을 수 없도록 요구합니다. 좌굴 후 판의 강도에 대한 좌굴 효과를 고려하면 연속 강도법은 복합 판의 형상 전개를 보다 정확하게 고려하고 구조 설계를 최적화할 수 있습니다.