초록 ▼

- 용접부 잔류응력 분야
$\cdot$ 잔류응력 기구를 고려한 열탄소성 해석에 의한 초기 잔류응력분포 해석법정립
$\cdot$ 잔류응력 이완기구를 고려한 이완모델의 구축
- 균열발생수명 분야
$\cdot$ 변동하중, 잔류응력 이완 및 대표응력에 따른 균열발생수명 평가법 구축
$\cdot$ 용접비드 형상을 통계적으로 고려한 확률론적 균열발생수명 평가법 구축
- 균열진전수명 분야
$\cdot$ 균열진전

- 용접부 잔류응력 분야
$\cdot$ 잔류응력 기구를 고려한 열탄소성 해석에 의한 초기 잔류응력분포 해석법정립
$\cdot$ 잔류응력 이완기구를 고려한 이완모델의 구축
- 균열발생수명 분야
$\cdot$ 변동하중, 잔류응력 이완 및 대표응력에 따른 균열발생수명 평가법 구축
$\cdot$ 용접비드 형상을 통계적으로 고려한 확률론적 균열발생수명 평가법 구축
- 균열진전수명 분야
$\cdot$ 균열진전 경로 및 변동하중 하 균열진전 평가 모델 정립
$\cdot$ 다균열 간섭, 합체 및 성장기구를 고려한 용접부의 균열진전수명 평가법 구축
- 피로균열 수치시뮬레이션 분야
$\cdot$ 균열 자동모델링 프로그램 개발
$\cdot$ 객체지향 유한요소 프로그램을 활용한 잔류응력, 균열발생/진전 프로그램의 Integration
- 대형 용접구조물 피로수명 평가 시스템 분야
$\cdot$ 대형 용접구조물에 대해 구축된 각 평가법(잔류응력/균열발생/균열진전 분야)의 적용성 평가
$\cdot$ 실용적 적용성이 확보된 대형 용접구조물 피로수명 평가 시스템 구축
- 용접구조물 피로강도평가 지침서 분야
$\cdot$ 개발된 기술을 용접구조물에 적용하기 위한 방법과 과정을 명시한 용접구조물 피로강도평가 지침서 작성

Abstract ▼

- Welding residual stress in weldments
$\cdot$ To estimate quantitatively residual stress relaxation under variable loading condition
$\cdot$ Development of model to estimate simply welding residual stress distribution
- Fatigue crack initiation and propagation

- Welding residual stress in weldments
$\cdot$ To estimate quantitatively residual stress relaxation under variable loading condition
$\cdot$ Development of model to estimate simply welding residual stress distribution
- Fatigue crack initiation and propagation
$\cdot$ Statistical approach to estimate fatigue crack initiation life
$\cdot$ Development of technology to estimate fatigue crack initiation life considering welding residual stress and statistical approach under variable amplitude loads
$\cdot$ Development of model to present fatigue crack propagation behaviour in weldments, e.g. multi-crack coalescence and growth
$\cdot$ Statistical approach to estimate fatigue crack propagation life
$\cdot$ Development of technology to estimate fatigue crack propagation life considering welding residual stress and statistical approach under variable amplitude loads
$\cdot$ To code module of fatigue crack initiation and propagation
- Numerical simulation of crack propagation
$\cdot$ Development of open type FEM program
$\cdot$ Development of auto mesh technique
$\cdot$ Display and post-processing program
$\cdot$ Integration of program modules
- Fatigue life prediction system for large scaled structures
$\cdot$ Experimental large scaled model test to verify the system
$\cdot$ Construction of whole system
- Publication of Guideline of Fatigue Strength Estimation for welded joints

목차 Contents

• 요 약 문...4
• SUMMARY...10
• CONTENTS...16
• 목 차...22
• 제1장 연구개발과제의 개요...28
• 제1절 연구의 필요성 및 배경...28
• 제2절 연구목적...28
• 제3절 연구개발 내용 및 범위...29
• 1. 용접부 잔류응력 분야...29
• 2. 균열발생수명 분야...29
• 3. 균열진전수명 분야...30
• 4. 피로균열 수치시뮬레이션 분야...31
• 5. 대형 용접구조물 피로수명 평가 시스템 개발...31
• 6. 대형 용접구조물 피로강도 평가 지침서...32
• 제2장 국내외 기술개발 현황...34
• 제1절 용접부 잔류응력 분야...34
• 제2절 균열발생수명 분야...34
• 제3절 균열진전수명 분야...36
• 제4절 피로균열 수치시뮬레이션 분야...37
• 제5절 대형 용접구조물 피로수명 평가 시스템 개발...40
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과...42
• 제1절 개 요...42
• 제2절 용접부 잔류응력 분야...43
• 1. 잔류응력 계측 정도향상...43
• 가. 계측 방법에 따른 잔류응력 비교...43
• (1) 계측 모델...43
• (2) 계측 결과...44
• 나. 자화식 계측방법의 정도 향상 방법 연구...45
• 다. 잔류응력 수치해석...48
• 2. 추정식 비교...49
• 가. Ueda 잔류응력 추정식...49
• (1) 개요...49
• (2) 가정...50
• (3) 용접부에 투입된 입열량 계산...50
• (4) 맞대기 용접부의 잔류응력 추정...51
• (5) 필렛 용접부의 잔류응력 추정...54
• 나. Vinokurov 추정식...55
• 다. Masubuchi 추정식...55
• 라. Toda와 Paris의 추정식...55
• 3. 이론 및 계측 비교...56
• 가. 맞대기 용접의 홀드릴링법에 의한 계측...57
• 나. 추정식, 계측, FEM 해석결과 비교...59
• (1) 10mm 맞대기 용접...59
• (2) 30mm 맞대기 용접...59
• 다. 고찰...60
• 4. 용접잔류응력 이완 모델...61
• 제3절 균열발생수명 분야...62
• 1. 잔류응력 이완을 고려한 Hot-Spot응력 기준 피로수명 평가...62
• 가. 개요...62
• 나. 등가응력 도입 및 잔류응력 이완...63
• (1) 등가응력 도입...63
• (2) 잔류응력 이완 평가...65
• 다. 등가응력 및 잔류응력을 고려한 S-N선도 예측...67
• 2. 잔류응력 이완 및 비드형상을 고려한 확률론적 피로균열발생수명 평가...70
• 가. 개요...70
• 나. 용접이음부 및 기하학적 특성...70
• (1) 용접 이음부...70
• (2) 비드선단의 기하학적 특성...73
• 다. 노치변형률법...75
• 라. 용접이음부의 피로수명평가...76
• (1) 피로물성...76
• (2) 피로수명평가...79
• 제4절 균열진전수명 분야...91
• 1. 균열진전 경로 및 변동하중 하 균열진전 평가 모델...91
• 가. 균열진전 경로 추정 모델...91
• (1) 개요...91
• (2) 이론...91
• (3) 유한요소해석법...93
• (4) 실험방법...95
• (5) 결과 및 고찰...96
• 나. 변동하중 하 균열진전 평가 모델...100
• (1) 개요...100
• (2) 균열지연계수 D...100
• (3) 다중 과대 하중하 피로균열 진전수명 예측...102
• 2. 다균열 간섭, 합체 및 성장기구를 고려한 용접부 균열진전수명 평가...106
• 가. 다균열 간섭, 합체 및 성장기구 고찰...106
• (1) 개요...106
• (2) 단일 표면균열에 대한 응력확대계수...106
• (3) 간섭을 고려한 복수 표면균열의 응력확대계수...107
• (4) 복수 표면균열의 합체조건...109
• (5) 복수 표면균열의 피로물성치 평가...109
• 나. 용접부 균열진전수명 평가...112
• (1) 개요...112
• (2) Mk-계수의 도입...112
• (3) Mk-계수 계산식의 도출...113
• (4) 피로균열진전해석...119
• 3. 용접잔류응력을 고려한 용접부 균열진전수명 평가...133
• 가. 용접이음부의 잔류응력 분포 및 이완...133
• (1) 용접이음부의 초기 용접잔류응력 분포...133
• (2) 용접이음부의 용접잔류응력의 이완...137
• 나. 잔류응력을 고려한 용접부 균열진전수명 평가...140
• 4. 확률론적 특성을 고려한 용접부 균열진전수명 평가...143
• 가. 초기균열의 발생 및 분포...143
• (1) 파면해석을 통한 초기균열의 분포...143
• (2) 확률론적 특성...147
• 나. 확률론적 특성을 고려한 용접부 균열진전수명 평가...153
• 다. 확률론적 특성을 고려한 용접부 전체수명 평가...163
• 제5절 피로균열 수치시뮬레이션 분야...168
• 1. 객체지향 유한요소해석 프로그램...168
• 가. 개요...168
• 나. 프로그램 개념설계...169
• 다. 프로그램 모듈 및 클래스...170
• (1) Utility 모듈...170
• (2) Interface 모듈...171
• (3) Job 모듈...172
• (4) Model 모듈...174
• (5) Solver 모듈...175
• 라. 프로그램 확장을 쉽게 하는 기법...176
• (1) AutoElement 클래스...177
• (2) 요소 클래스...178
• (3) 요소의 생성과 사용...179
• 마. 객체간 자료 전달 방법...180
• 바. 기타 기능, 입력자료 및 프로그램 실행 구조...180
• 2. 피로해석 GUI 소프트웨어...182
• 가. 프로그램 구성...182
• 나. GUI 소프트웨어 구성 및 기능...183
• (1) GUI 화면의 구성...183
• (2) Job Select 작업 방법...184
• (3) Post View 작업 방법...186
• (4) 프로그램 종료...188
• 3. 피로 균열전파 시뮬레이션 모듈 개발...188
• 가. 시스템의 일반배치도...188
• 나. 계산의 효율성을 고려한 균열을 포함하는 구조물의 해석 개념도...189
• 다. 다축 랜덤 하중에 대한 계산 방법...190
• 라. 균열 자동 모델링 방법...191
• 마. 파괴역학 모델...192
• 바. 균열 해석에 사용할 FreeSolid8NodeCrack 요소 개발...192
• (1) 형상함수...192
• (2) FreeSolid8NodeCrack 요소 클래스...197
• (3) 요소 내에 크랙이 존재할 경우 강성 계산...199
• 사. 균열 전파 시뮬레이션 Job 모듈...200
• (1) 클래스 계보도...200
• (2) 균열 전파 모듈에 필요한 입출력 파일...204
• 아. 예제계산...204
• 제6절 대형 용접구조물 피로수명 평가 시스템 분야...207
• 1. 대형 용접구조물 피로시험...207
• 가. 사용재료 및 시험편 형상...207
• 나. 시험설치 및 정하중 시험...207
• 다. 피로시험 조건...210
• 2. 대형 용접구조물 응력해석 및 잔류응력 계측...212
• 가. 구조해석...212
• 나. 잔류응력 계측...213
• 3. 대형용접구조물 피로수명 예측...214
• 가. 균열발생수명 평가...214
• 나. 균열진전수명 평가...216
• 4. 고장력 구조부재의 피로강도 평가 및 실물구조 적용사례...223
• 가. 피로강도 평가...223
• (1) 개요...223
• (2) 시험편 및 시험방법...224
• (3) 실험결과...226
• (4) 피로수명 평가 및 고찰...231
• 나. 실물구조 적용사례...237
• (1) 개요...237
• (2) 피로내구도 실험...237
• (3) 피로안전성 평가...238
• 제7절 용접구조물 피로강도평가 지침서...241
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...282
• 제1절 목표 달성도...282
• 제2절 관련분야에의 기여도...283
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...284
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...286
• 제1절 개 요...286
• 제2절 연구동향 및 기술정보...287
• 1. Variable amplitude loading and principles of component testing...287
• 2. Welded joints and design concept...291
• 3. Multiaxial fatigue...297
• 제7장 참고문헌...300
• 별지 16호 서식 : 특정연구개발사업 연구결과 활용계획서...310
• [첨부 1] 연구결과 활용계획서...312
• [첨부 2] 기술 요약서...318