초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 목표 및 범위
본 연구의 최종 목표는 잔류응력 모사 시편을 이용하여 균열성장에 따른 잔류응력 재분배 현상을 해석적/실험적으로 정량화함으로써, 균열진전과 잔류응력을 고려한 균열 평가기법을 개발하고, 이를 응용하여 용접부 균열의 파괴역학 평가 기법을 개발하는 것이다.
이를위한연차별 연구개발목표및연구범위는 다음과 같다.
- 1차년도
■연구개발목표
-다양한유한요소 해석을 통한균열진전에 따른 잔류응력 재분배 평가 기법개발
-잔류응력모사시편 설계및제작
-선정된 재료에 대한 기초물성평가

Ⅲ. 연구개발의 목표 및 범위
본 연구의 최종 목표는 잔류응력 모사 시편을 이용하여 균열성장에 따른 잔류응력 재분배 현상을 해석적/실험적으로 정량화함으로써, 균열진전과 잔류응력을 고려한 균열 평가기법을 개발하고, 이를 응용하여 용접부 균열의 파괴역학 평가 기법을 개발하는 것이다.
이를위한연차별 연구개발목표및연구범위는 다음과 같다.
- 1차년도
■연구개발목표
-다양한유한요소 해석을 통한균열진전에 따른 잔류응력 재분배 평가 기법개발
-잔류응력모사시편 설계및제작
-선정된 재료에 대한 기초물성평가
■연구범위
-잔류응력의효과를 극대화할 수 있는 2가지 정도의 재료(스테인레스강과 페라이트강)를 선정하고 이들 재료에 대한 잔류응력 평가를 위한 기초 물성 (인장, 파괴인성, 피로균열진전)을실험 적으로 평가함.
-다양한 유한요소 해석을 통해 잔류응력 모사 시편을 설계함. 이때 되도록 잔류응력이 균열진전 방향으로 균일하게 되도록 설계함으로서 잔류응력의 효과를 명확히정량화할 수있도록 시편을 설계함.
-설계된잔류응력 모사시편을제작하고 이를실험할수있는지그를제작함.
-균열진전이 잔류응력 재분배에 미치는 영향을 정량화하기 위해 유한요소를 이용한 균열 진전해석 기법을 개발하고 이를 바탕으로 다양한 변수해석을 수행하여균열진전이 잔류응력 재분배에미치는영향을정량화함.
- 2차년도
■연구개발목표
-균열진전에 따른 잔류응력 재분배를고려한균열진전 및파손 평가기법 개발
-잔류응력모사시편 실험을 통해제시된기법의타당성검증
-용접부 Mock-up시편 설계및 제작
■연구범위
-균열진전에 따른 잔류응력 완화를 고려한 탄소성 파괴역학 매개변수 J-적분 결정기법연구
-1차년도에 개발된 유한요소 해석 기법을 이용하여 다양한 해석을 통한 공학적 잔류응력 재분배를 고려한 응력확대계수 및J-적분평가기법 개발
-잔류응력 모사 시편 실험을 통한 균열성장에 따른 잔류응력 변화를 실험적으로 평가
-잔류응력 모사시편 실험을 통한 균열진전에 따른 잔류응력 변화가 피로 균열 진전및파괴에 미치는 영향 실험적 평가
-용접 잔류응력이 균열 진전에 미치는 영향을 극대화할 수 있는 용접 mock-up 시편설계 및제작
-용접 Mock-up 시편의 잔류응력 해석을 위한 모재 및 용접재의 기초 물성 (인장, 파괴인성)실험평가
-용접 Mock-up 시편 잔류응력 평가 및 균열에 의한 파손 평가를 위한 열영향부의기초물성(인장, 파괴인성)실험평가
- 3차년도
■연구개발목표
-제시된균열평가기법의 용접부 균열평가에의 응용
■연구범위
-용접 Mock-up 시편의 잔류응력 해석 및 평가. Mock-up 시편의 잔류응력 평가시 무(無)균열 상태 및 초기 균열 상태에 대한 잔류응력 평가를 수행함으로서 균열생성에 의한 잔류응력 재분배 현상의 실험적 평가 및해석 검증
-Mock-up시편을이용한피로균열진전시험및잔류응력 실험적 평가
-Mock-up 시편 유한요소 해석을 통한 균열 진전에 따른 잔류응력 변화 평가 및 실험결과와의비교
-균열진전에 따른 잔류응력 재분배를 고려한 용접부 균열 피로균열 진전 및 탄소성파괴역학 해석 기법제시

Abstract ▼

In this research project, the effect of crack propagation on residual stress distribution is estimated. Four detailed research is accomplished as follows.
● Selection of materials and testing
● Design and Fabrication of residual stress specimen
● Measurement of residual stress
● Effect o

In this research project, the effect of crack propagation on residual stress distribution is estimated. Four detailed research is accomplished as follows.
● Selection of materials and testing
● Design and Fabrication of residual stress specimen
● Measurement of residual stress
● Effect of crack propagation on residual stress distribution
TP316L stainless steel and SA508 Gr.3 low alloy steel were selected for residual stress specimen. Material properties test includes tensile test, fracture toughness test, crack initiation test.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 전력산업연구개발사업 최종보고서 제출서 ... 2
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 10
• 목 차 ... 11
• Ⅰ. 서 론 ... 13
• A. 연구개발의 목표 및 평가의 착안점 ... 13
• B. 당해연도 연구개발 수행내용 ... 15
• I. 본 론 ... 16
• A. 용접 mock-up 시편 제작 ... 16
• A.1 사용재료 ... 16
• A.2 이종금속 용접 방법 ... 17
• B. 용접부 표준 인장 시험 ... 22
• B.1 표준 인장 시험 과정 ... 22
• B.2 표준 인장 시험 결과 ... 22
• C. 피로 균열 진전 실험 ... 27
• C.1 용접부 파괴 인성 및 피로 균열 진전 시편 제작 ... 27
• C.2 피로 균열 진전 실험 조건 ... 27
• C.3 예비 피로 균열 ... 28
• C.4 피로 균열 진전 실험 ... 30
• C.5 피로 균열 진전 실험 결과 ... 31
• C.6 미세구조 관찰 방법 ... 32
• C.7 미세구조 관찰 결과 ... 32
• D. 파괴 인성 실험 ... 39
• D.1 예비 피로 균열 ... 39
• D.2 균열 길이 측정 ... 39
• D.3 파괴저항(J-R) 곡선의 계산 ... 41
• D.4 파괴 인성 시험 결과 ... 42
• E. 균열 진전에 따른 잔류응력 재분배 측정 ... 46
• E.1 모사시편을 이용한 잔류응력 재분배 측정 ... 46
• E.2 가공 잔류응력이 제거된 모사시편을 이용한 잔류응력 재분배 평가 ... 48
• E.3 균열 진전에 따른 잔류응력 재분배 평가 ... 52
• F. 용접 시편에 대한 잔류응력 재분배 측정 ... 62
• F.1 용접부 실험 시편 ... 62
• F.2 용접부 잔류응력 측정 ... 63
• F.3 용접부 잔류응력 측정 결과 ... 64
• F.4 용접 시편에 대한 잔류응력 재분배 측정 ... 65
• G. 용접부 시편의 균열, 잔류응력 분포 유한요소 해석 ... 72
• G.1 유한요소 해석에 기반한 잔류응력 재분배 해석 ... 72
• G.2 용접잔류응력 해석 과정 ... 73
• G.3 이종용접부 시편의 절삭과 EDM 균열 모사후 잔류응력 결과 ... 73
• H. 현상학적 연성파괴 모사 ... 84
• H.1 유한요소 해석에 기반한 연성파괴 모사 기법 ... 84
• H.2 현상학적 연성파괴 해석의 개요 ... 85
• H.3 Damage 모델의 해석을 위한 손상변수 εf 설정 ... 87
• H.4 CT 시편에 대한 유한요소 Damage 모델 ... 88
• III. 결론 ... 95
• A. 연구개발 결과 ... 95
• B. 연구성과 ... 98
• C. 연구비 집행 ... 101