초록 ▼

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

용접은 국부적인 가열을 통한 접합 공정이므로 모재에 불균일한 온도분포를 갖게 되며 이로 인하여 열응력이 발생한다. 온도에 따른 재료물성치의 변화로 인하여 열 응력은 용접 후 비선형 소성변형으로 잔류응력이 존재한다. 용접중심부에는 모재의 항복강도에 이르는 인장잔류응력이 필연적으로 존재한다. 인장잔류응력은 외부하중과 중첩되어 균열전파력을 증가시키며 저 응력에서 ...

용접은 국부적인 가열을 통한 접합 공정이므로 모재에 불균일한 온도분포를 갖게 되며 이로 인하여 열응력이 발생한다. 온도에 따른 재료물성치의 변화로 인하여 열 응력은 용접 후 비선형 소성변형으로 잔류응력이 존재한다. 용접중심부에는 모재의 항복강도에 이르는 인장잔류응력이 필연적으로 존재한다. 인장잔류응력은 외부하중과 중첩되어 균열전파력을 증가시키며 저 응력에서 취성파괴, 강도적 신뢰성 및 내구성을 감소시키는 원인이 된다. 따라서 용접잔류응력의 정확한 예측과 잔류응력이 파괴거동에 미치는 영향을 정량적으로 고찰하는 것은 용접구조물의 피로 및 파괴해석에 매우 중요하다. 선형 탄성 파괴해석에서는 응력확대계수가 널리 이용되며 탄소성 파괴해석에서는 CTOD, J-적분이 이용된다. 균열 선단 부에서의 응력과 변형상태가 특정한 조건에 달하면 균열이 성장하여 재료가 파단 된다. 이와 같은 특정한 조건을 나타내는 지표로서 파괴 인성치가 이용되고 있다. 취성재료에 적용되는 선형탄성 파괴역학에서는 임계응력확대계수 (K_(c))가 널리 적용되고, 연성재료 및 탄소성 조건에 있어서는 K_(c)는 더 이상 적용할 수 없고 소성변형을 고려하는 탄소성 파괴인자로 J_(c)가 적용된다. 용접부의 균열선단부근에서는 항복강도에 이르는 인장잔류응력과 소성변형이 존재하므로 탄소성 파괴인자인 Jc로서 평가된다. 본 연구에서는 잔류응력 및 초기소성변형으로 인하여 J적분이 경로 독립성의 성질을 상실하므로 영역적분법을 이용하여 경로독립성을 유지하도록 해석하는 프로그램을 개발하였다. 용접부의 잔류응력 및 외력에 대한 응력은 상용 유한요소 프로그램인 ABAQUS을 이용하여 계산한다. 유한요소해석 결과를 수정된 3차원 J적분 해석프로그램에 대입하여 잔류응력이 없는 경우와 잔류응력과 외력이 동시에 작용하는 경우에 대하여 에너지 해방률을 계산하여 잔류응력이 용접부의 파괴거동에 미치는 영향을 고찰하였고 수정된 3차원J적분 해석프로그램과 해석결과는 ASTM 1820에 근거한 파괴실험 결과를 통하여 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The integrity of structures is decided with fracture strength and fatigue strength. Welded structures, however, are by no means free from problems. Welding residual stress are generated in a structure as a consequence of local plastic deformations introduced by local temperature history consisting o...

The integrity of structures is decided with fracture strength and fatigue strength. Welded structures, however, are by no means free from problems. Welding residual stress are generated in a structure as a consequence of local plastic deformations introduced by local temperature history consisting of a rapid heating and subsequent cooling phase. Peak tensile residual stress levels can be yield strength or higher so that it may thus play an important role in determining the structural integrity of welded structures. This study made an effort to understand the fracture behavior considering residual stress in welded component. Recently the material of structures has gradually been the high ductile and strength. In accordance with these situations the integrity evaluation of welded structures should be also considered in relation to residual stress and plastic deformation. Therefore the J-integral is an important parameter in evaluations of fatigue and fracture performance presenting integrity of welded structures made from high ductile material. Experiments are conducted, and analyses are performed to explore the influence of residual stress on fracture behavior of bead-on laser welded compact specimen. Fracture experiments are performed using ASTM 1820. The analyses performed included thermo-elastic-plastic analyses for residual stress and subsequent J-integral calculation. From fracture experiment, comparison of fracture load with influence of residual stress indicates that the high tensile residual stress near crack front bring the low fracture load while the compressive residual stress bring the high fracture load compared to no residual stress specimen. This quantitatively understands the influence of residual stress on fracture behavior. The residual stress determination through uncoupling of thermal and stress analyses is shown to work reasonably well. High tensile residual stresses, at or above the yield stress level exist near weld line. The magnitude of the residual stresses reduces quickly at the distance from the weld line. Also, the high tensile residual stress exists at crack front in TRS (CT specimen overlapped laser welding at crack) while the compressive residual stress exists at crack front in CRS (laser welded CT specimen far away 3mm at crack). A modified J integral is calculated in the presence of residual stresses. The integral is path-independent for combination of residual stress field and stress due to mechanical loading. This enables the evaluation of J on domains in the presence of residual stress and the application of fracture parameter. Presently the established design standards mostly consider the standpoint of material strength. Concentrating on the application of manufacturing technology, these results indicate that it is required to improve design methodology considering residual stress based on simulations using finite element analyses.

주제어