Abstract
In welded steel structures, there are many stress concentration sites such as weld beads, and welding defects are likely to occur at the welded parts. When a repeated fatigue load acts on a stress concentration site, fatigue crack occurs and propagates, leading to fatigue fracture. Therefore, it is necessary to understand fatigue life, crack initiation life, and crack propagation life in order to prevent fatigue failure. In this study, a compliance method was derived for use in the study of fatigue crack propagation characteristics. This compliance can be used for automated measurement of fatigue cracks. The compliance was calculated using an in-house FEM program for a CT specimen. The results of this calculation are presented in relation to a/W and compared with calculation results using the J integral and a program from a previous study. In addition, the strain distribution in the upward and downward directions was calculated from the center of the back face of the CT specimen. In this distribution, the strain tended to decrease from the center to the top and bottom. The compliance method was achieved from these calculations and can be used for automatic execution of crack propagation tests.
용접강구조물에서는 용접비드와 같은 응력집중부가 많이 존재한다. 또한 용접부에서는 용접결함이 발생할 가능성이 많다. 반복적인 피로하중이 응력집중부에 작용하면 응력집중부에서 피로균열이 발생하고, 발생된 균열의 전파에 의해 피로파괴사고를 일으킨다. 따라서 피로파괴사고를 미연에 방지하기 위하여 균열발생수명과 균열전파수명과 같은 피로수명의 파악이 필요하다. 본 연구에서는 피로균열전파특성 연구에 사용되는 컴플라이언스를 도출하였다. 이 컴플라이언스는 피로균열의 자동화 측정에 활용할 수 있다. 본 연구에서는 CT시험편에 대하여 in-house FEM program을 사용하여 컴플라이언스를 계산하였다. 이 계산결과는 저자의 앞선 연구에서 본 프로그램을 사용하여 계산한 J integral의 계산결과와 대비하여 a/W와의 관계를 제시하였다. 그리고 또한 CT시험편 Back Face의 중앙부로부터 위아래 방향의 스트레인 분포에 계산을 실시하였다. 이 분포에서는 중심으로부터 위아래로 갈수록 스트레인이 감소하는 경향을 나타내었다. 이상의 계산과정으로부터 균열진전시험의 자동수행을 위한 컴플라이언스를 얻을 수 있었다. 이것으로부터 CT 시험편의 피로균열진전시험의 자동화에 활용이 가능하게 되었다.