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제안 방법
- SN값을 구한 후, 모재의 S-N 곡선에서 응력 상태에 해당하는 피로사이클을 구한다. 이때 m=0.
- 본 연구에서는 두 가지 조건의 점 용접 시편들에 대한 유한요소해석을 통하여 열이력과 잔류응력을 구하고, 이를 바탕으로 SineS Method를 사용하여 용접부에 작용하는 등가 단축피로하중을 도출하여 피로수명을 추정하였다 각각의 용접조건으로 제작된 점 용접 시편들에 대하여 정적 인장시험과 피로시험을 통하여 정적 하중-변위관계와 반복하중-피로수명 데이터를 얻어 제안된 방법의 피로수명 예측 값의 타당성을 확보하였다 즉, 점 용접부에 작용하는 잔류응력을 고려한 피로수명 예측방법을 제안하였다 이와 같은 일련의 과정들을 통해 다음과 같은 결론을 도출할 수 있다.
- 따라서 잔류응력을 고려한 피로강도의 평가에 대한 연구를 필요로 한다. 본 연구에서는 열 탄소성 유한요소해석을 통하여 저항 점 용접부의 잔류응력을 계산 하였고 잔류응력이 존재하는 상태에서 외부하중을 가하여 등가의 피로하중을 구하고 피로수명을 예측하였다 유한요소해석은 상용코드인 ABAQUS를 사용하였고 제안된 피로수명 예측방법의 타당성은 실험을 통하여 얻은 값과의 비교를 통하여 검증하였다
- 용접부의 잔류응력 및 변형 해석을 위한 전 단계로서 요구되는 용접부의 열이력(thermal history)을 얻기 위한 비정상상태의 온도분포해석을 수행하였다. 저항 점 용접의 경우 열원은 접촉부에서 발생하는 전기 저항에 의한 발열이므로 온도분포해석을 위해 전기장 해석을 수행하였다 열전달 해석시, 해석영역 내부의 초기조건은 시작 시간에서의 온도는 상온이고 경계조건으로는 대기로 대류에 의한 열전달을 고려하였다.
- 용접은 두 가지 조합에 따라 2판 겹 용접과 3판 겹 용접을 사용하였다 2판 겹 용접의 경우 두께가 1mm인 SHCP40 재질의 시편 2개를 용접하고, 3판 겹 용접의 경우에는 두께 hnm인 SHCP40재질의 시편 2개 사이에 두께가 1.6mm인 SAPH45 시편 1개를 끼워 넣고 용접하여 제작하였다 2판 겹 용접 시편에 대하여는 인장-전단 피로시험을 실시하였고 3판 겹 용접 시편은 십자-인장 피로시험을 실시 하였다
- 용접부의 잔류응력 및 변형 해석을 위한 전 단계로서 요구되는 용접부의 열이력(thermal history)을 얻기 위한 비정상상태의 온도분포해석을 수행하였다. 저항 점 용접의 경우 열원은 접촉부에서 발생하는 전기 저항에 의한 발열이므로 온도분포해석을 위해 전기장 해석을 수행하였다 열전달 해석시, 해석영역 내부의 초기조건은 시작 시간에서의 온도는 상온이고 경계조건으로는 대기로 대류에 의한 열전달을 고려하였다. 요소분할은 Fig.
이론/모형
- 저항 점 용접부의 잔류응력을 구하기 위하여, 열유동 해석을 통하여 얻은 열이력을 바탕으로 모재의 탄소성 해석을 수행하였다 용접부 열유동과 열응력 해석을 수행하면 용접부에 작용하는 잔류응력장을 구할 수 있고 잔류응력이 존재하는 상태에서 외부하중을 가하여 유한요소해석을 수행하면, 용접 부에 작용되는 복합응력 상태를 구할 수 있다. 이러한 다축응력을 1축 응력으로 등가 시키기 위하여 Sines' Method를 사용하였다f4]. 등가 단축피로하중을 구하기 위한 식은 다음과 같다.
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