[논문]박판용접시 좌굴변형 특성에 관한 연구

박판용접시 좌굴변형 특성에 관한 연구
A Study on the Characteristics of Buckling Deformation in Plate Welding 원문보기

남용국 (부산대학교 정밀기계공학과 대학원) , 양진혁 (부산대학교 정밀기계공학과 대학원) , 장경복 (삼성중공업 (주)거제조선소 조선플랜트 연구소, 용접연구) , 강성수 (부산대학교 기계공학부)

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실제 구조물은 이러한 면내, 면외 변형의 조합 및 누적 에 의한 보다 복잡한 형태를 가지게 되어 변형을 예측하고 제어하기 상당히 어렵다. 그러므로, 본 연구에서는 박판 용접시 발생하는 좌굴 변형과 실 구조물의 조립과정에서 문제화되는 좌굴 현상 에 대해서 이해하고 문제점들을 제어하기 위한 방안을 마련하고자 한다.

본 연구에서는 용접시 입열이 들어감으로 열 탄소성 해석을 실행하는 것을 대신해서 고유변형 도와 등가하중, 등가 모멘트를 통합적으로 적용을 하여 실행하는 간이 해석을 통하여 예측을 할 수 있는 방법을 제시하였다. 또한 이를 통해서 구조 물의 용접 변형 제어를 할 수 있는 방안을 제시 할 수 있었고, 복잡한 해석보다 간이 해석을 통해 변형 양상을 실용적으로 예측 할 수 있었으며, 판 구조물 및 필렛랫 구조물의 용접 변형을 예측하 는데 있어 좀더 긴요하게 활용이 될 것으로 판단 이 된다.
5의 해석을 위해 범용 유한 요소 해석 소프트웨어인 MARC 활용하였다. 용접선 방향, 종수축, 횡수축에 관한 등가 하중을 계산한 후, 각 요소 절점마다 절점 하중을 배분하여 HAZ부에 가하였다. 또한, 등가 모멘트를 계산하여 모델의 끝단에 등가하중을 가한 방법과 같이 주었다.
본 연구에서는 고유 변형도 이론과 열 . 탄소성 해석을 결합하여 구조 물의 용접시 발생하는 변형을 실험과 해석을 반 영함으로써 정확하고 효율적인 좌굴 특성 예측을 시도하였다. 그리고, 실 구조물의 변형양상은 기본 용접 재의 변형양상 보다 복잡한 형태를 가지 기에 수치해석 모델 정립과정에 있어서 상당히 어려움이 뒤따를 것으로 예상된다.

시험편으로 사용한 강재는 선급용 강재로 TM - 420 강재를 사용하였으며 , Fig. 2는 용접하는 모 습을 나타냈고, table 1은 용접조건을 나타냈다.

Fig.2.1 과 같은 모델을 설정하고 용접 전의 상 태와 용접 후의 변형 상태를 레이저 변형측정기 를 사용하여 측정을 하고 등가하중을 적용하기 위한 <5값을 산출하기 위해 변형율 예측 식을 사용하였다.
횡수축량 계산은 TWI에서 적용해서 사용하는 식과 Satoh and Mats의 식을 사용하였다.

본 연구에서는 용접시 입열이 들어감으로 열 탄소성 해석을 실행하는 것을 대신해서 고유변형 도와 등가하중, 등가 모멘트를 통합적으로 적용을 하여 실행하는 간이 해석을 통하여 예측을 할 수 있는 방법을 제시하였다. 또한 이를 통해서 구조 물의 용접 변형 제어를 할 수 있는 방안을 제시 할 수 있었고, 복잡한 해석보다 간이 해석을 통해 변형 양상을 실용적으로 예측 할 수 있었으며, 판 구조물 및 필렛랫 구조물의 용접 변형을 예측하 는데 있어 좀더 긴요하게 활용이 될 것으로 판단 이 된다.

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