진주층 모방 롤러 설계 및 트라이볼로지 성능

자동차 차체 금형의 품질과 장비 수명은 롤 성형 엔드 이펙터의 롤러 표면 마모 상태에 크게 좌우됩니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 진주층 표면 미세구조에서 영감을 받은 생체 모방 롤러 설계 전략을 제안합니다. 이를 위해 텍스처-형상 매핑 모델을 구축하고 다중 스케일 기계적 및 트라이볼로지 성능 분석을 수행했습니다. 시뮬레이션 결과, 동일한 깊이-폭 비율 조건에서 아치형 홈을 가진 롤러가 수직 및 마름모형 홈 롤러에 비해 가장 낮은 마찰 에너지 손실과 가장 높은 주응력을 보였습니다. 마찰 마모 시험을 통해 이 구조의 우수성이 검증되었으며, 아치형 홈 롤러는 수직 및 마름모형 텍스처 롤러보다 마찰 계수, 마모 깊이, 마모 질량이 현저히 낮아 뛰어난 내마모성을 입증했습니다. 이를 바탕으로 황금분할법을 이용해 아치형 줄무늬 롤러의 깊이-폭 비율 구조를 최적화하여 0.775의 최적 비율을 도출했습니다. 최적화된 롤러는 일반 롤러에 비해 롤링 방향 최대 주응력이 18.3% 증가했으며, 롤링 마찰 에너지는 70.28% 감소했습니다. 본 연구는 생체 모방 텍스처가 롤러의 표면 응력 분포 및 트라이볼로지 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 이는 자동차 차체 제조 공정의 안정성과 지능형 장치의 신뢰성을 높이는 데 이론적 지원과 혁신적인 해결책을 제공합니다.