차량 경량화가 진행되고 있는 요즈음 상용차의 프레임이나 데크를 일반강에서 고장력강으로 대체하고 있는 상황이다. 일반강의 용접부 내구 특성에 대한 연구는 지금까지 많이 이루어졌으나 고장력강 용접부에 대한 연구는 거의 진행되지 않았다. 본 연구에선 첫째, 상용차량에 적합한 용접부 내구를 예측 기법을 찾기 위해 다수의 접근법을 검토해 보았으며 노치계수 접근법인 Radaj 방법을 선택하였다. 둘째, 오버랩 조인트와 T 조인트 용접시편을 이용한 내구시험을 통해서 F-N 선도를 얻었으며, 이 값을 활용하여 HARDOX, ATOS60 재질에 대한 S-N 선도를 추출할 수 있었다. 셋째, 노치계수 접근법을 사용하여 시편 시험으로 얻어진 F-N 선도를 활용하여 고장력강 용접부의 일반적인 S-N 선도를 구할 수 있었다. 넷째, 연구를 통해 얻어진 고장력강 용접부의 내구특성을 상용내구해석 프로그램에 적용하였다. 마지막으로 해석사례를 통해 시험과 해석결과를 비교하였으며, 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다.
차량 경량화가 진행되고 있는 요즈음 상용차의 프레임이나 데크를 일반강에서 고장력강으로 대체하고 있는 상황이다. 일반강의 용접부 내구 특성에 대한 연구는 지금까지 많이 이루어졌으나 고장력강 용접부에 대한 연구는 거의 진행되지 않았다. 본 연구에선 첫째, 상용차량에 적합한 용접부 내구를 예측 기법을 찾기 위해 다수의 접근법을 검토해 보았으며 노치계수 접근법인 Radaj 방법을 선택하였다. 둘째, 오버랩 조인트와 T 조인트 용접시편을 이용한 내구시험을 통해서 F-N 선도를 얻었으며, 이 값을 활용하여 HARDOX, ATOS60 재질에 대한 S-N 선도를 추출할 수 있었다. 셋째, 노치계수 접근법을 사용하여 시편 시험으로 얻어진 F-N 선도를 활용하여 고장력강 용접부의 일반적인 S-N 선도를 구할 수 있었다. 넷째, 연구를 통해 얻어진 고장력강 용접부의 내구특성을 상용내구해석 프로그램에 적용하였다. 마지막으로 해석사례를 통해 시험과 해석결과를 비교하였으며, 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다.
High-strength steel has replaced mild steel as the material of choice for truck decks or frames, owing to the growing demand for lightweight vehicles. Although studies on the weld fatigue characteristics of mild steel are available, studies on high-strength steels have been seldom conducted. In this...
High-strength steel has replaced mild steel as the material of choice for truck decks or frames, owing to the growing demand for lightweight vehicles. Although studies on the weld fatigue characteristics of mild steel are available, studies on high-strength steels have been seldom conducted. In this study, firstly, we surveyed a chosen number of approaches and selected the Radaj method, which uses the notch factor approach, as the one suitable for evaluating the fatigue life of commercial vehicles. Secondly, we obtained the S-N curves of HARDOX and ATOS60 steel welds, and the F-N curves of the T-weld and overlapped-weld structures. Thirdly, we acquired a general S-N curve of welded structures made of high-strength steel from the F-N curve, using the notch factor approach. Fourthly, we extracted the weld fatigue characteristics of high-strength steel and incorporated the results in the database of a commercial fatigue program. Finally, we compared the results of the fatigue test and the CAE prediction of the example case, which demonstrated sufficiently good agreement.
High-strength steel has replaced mild steel as the material of choice for truck decks or frames, owing to the growing demand for lightweight vehicles. Although studies on the weld fatigue characteristics of mild steel are available, studies on high-strength steels have been seldom conducted. In this study, firstly, we surveyed a chosen number of approaches and selected the Radaj method, which uses the notch factor approach, as the one suitable for evaluating the fatigue life of commercial vehicles. Secondly, we obtained the S-N curves of HARDOX and ATOS60 steel welds, and the F-N curves of the T-weld and overlapped-weld structures. Thirdly, we acquired a general S-N curve of welded structures made of high-strength steel from the F-N curve, using the notch factor approach. Fourthly, we extracted the weld fatigue characteristics of high-strength steel and incorporated the results in the database of a commercial fatigue program. Finally, we compared the results of the fatigue test and the CAE prediction of the example case, which demonstrated sufficiently good agreement.
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문제 정의
모재의 특성만 보았을 때는 상기에서 언급한 것과 같은 접근이 가능하겠지만, 실제 차량에 적용하여 차량개발 과정 중 시행착오를 거쳐 얻은 고장력강 적용시 문제점 중 하나는 고장력강 용접부의 내구력이 고장력강 모재의 내구력에 비례하여 증가되지 않는다는 것을 경험적으로 인식하게 된 것이다. 그래서 본 연구에서는 일반강을 고장력강으로 대체할 때 용접부의 내구특성을 파악하여 선행적으로 검증하는 과정이 필요하다고 판단되어 본 연구를 수행하게 되었다.
제안 방법
고장력강 모재의 피로내구시험을 수행하기 위해서 Fig. 3 과 같이 가운데 부분에서 크랙이 발생하도록 유도한 내구용 시편을 사용하였으며, 인장압축시험시 모재시편 상하에 게이지(strain gage)를 부착하여 순수한 인장압축이 발생되는지 확인하여 결과의 신뢰성을 높였다.
이런 문제를 해결하기 위해 노치부 응력(σk, notch stress)(4~6)이나 크랙부 응력확대계수(KI, crack stress intensity factor)(7~10) 개념을 도입하여 각 조인트별로 상세 모델링을 하여 각각의 계수를 구해내고, 실제 내구해석과정에서는 간단한 쉘(shell)요소로 유한요소모델을 구성하여 나온 공칭응력을 이용하여 용접부의 구조응력을 환산하는 과정을 거치는 병합된 방법(Fig.
이론/모형
용접부 피로에 대한 접근법은 모재 피로에 대해 이미 연구되어 있는 접근법을 이용하여 진행하였다. 용접부 피로에 대한 접근법(Fig.
참고문헌 (10)
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