선체 구조에서 피로 손상을 받기 쉬운 용접 부위인 T형 이음부(T-joint) 및 호퍼 너클 이음부(hopper knuckle joint) 모델의 피로실험 및 선형탄성 파괴역학을 이용한 피로균열 진전해석을 수행하였다. 집중 응력(hot spot stress)을 적용하여 정의된 균열 개시수명(균열 깊이 1mm)을 기준으로 하는 통합된 S-N선도를 작성하였으며, 잔류응력을 고려한 피로균열 진전해석을 통하여 피로균열 진전수명을 정확히 예측할 수 있었다. 또한, 임의의 형상을 가지는 용접 이음부(weld joint)의 피로균열 진전수명에 대한 정량화의 가능성을 확인하였다.
The fatigue life of ship structure under cyclic loading condition is made up of initiation and propagation stages. In this study, crack growth test is carried out on large scale structure test specimens and fracture mechanical analysis is performed. The fatigue lives measured from fatigue tests are compared with DNV, Matsuoka and BS 5400 S-N curve. And to predict the crack initiation life, S-N curve, corresponding to crack length 20mm at welded joint, is developed based on hot spot stress range. Also crack propagation life is calculated using crack growth equation. Consequently, computed crack propagation life is compared with experiment results.
본 연구에서는 염해환경하에 있는 콘크리트 구조물의 균열 발생 및 피복콘크리트의 탈락에 대한 내구성 한계상태를 설정하여 내구 수명해석을 수행하였다. 본 연구에서 사용된 부식개시이후의 수명해석 방법은 부식에 따른 콘크리트 구조물의 내구성과 그에 따른 사용성 저하를 정량적으로 평가하는 되 유용하게 사용될 수 있다.
파괴역학을 적용하여 고속 회전 원통 용기의 파손 원인을 분석하였다. 파괴역학을 적용하여 고속회전 원통 용기의 파손 원인과 파손 과정을 상세하게 분석하였다. 파손 해석과 수명 해석을 수행하는데 필요한 정보인 원통 용기 제작 당시 사용한 재료의 파괴역학적인 물성치를 포함하는 피로 파손 해석 과정을 요약하였다. 원통 용기에 발생하는 이론적 원통 용기최대응력의 크기와 가동조건 하에서 발생한 결과를 비교하였다. 시편의 파면을 OM과 SEM으로 관찰하여 피로 균열 전파 개시 지점을 찾고, 균열전파의 거동을 규명한 후 피로균열전파 수명을 산정하였다. Paris model 을 적용하여 산정된 피로수명과 고속 회전 원통 용기의 실제 피로 수명을 비교하였다.
The fatigue life of ship structure under cyclic loading condition is made up of crack initiation and propagation stages. For a welding member in ship structure, the fatigue crack propagation life is more important than the fatigue crack initiation life. To calculate precisely the fatigue crack propagation life at the critical welding location, the knowledge of the residual stress sensitivity on the fatigue strength is necessary. In this study, thermo elastic-plastic analysis was conducted in order to examine the effect of residual stress on the fatigue crack propagation life. Also the fatigue crack propagation lives considering residual stress were calculated using fatigue crack growth code, AFGROW, on the basis of fracture mechanics. AFGROW is widely used for fatigue crack growth predictions under constant and variable amplitude loading. The reliability of AFGROW on the fatigue of ship structure was confirmed by the comparison of the estimated results with the fatigue propagation test results.
해양 환경에 노출된 구조물의 잔존수명을 예측하기 위해서는 부식 개시기까지의 염화물 침투와 콘크리트 피복 균열과 같은 콘크리트 구조물의 열화현상에 대하여 시간과 공간적 요소를 고려한 분석적 접근 방법의 개발이 필요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 유한요소해석 기법을 이용하여 염해에 노출되어 있는 콘크리트 구조물의 생애주기를 시뮬레이션하는 것을 목표로 한다. 내구성 예측을 위한 환경적 변수와 재료의 불확실성을 고려하기 위하여 신뢰성에 기반한 잔존수명의 예측을 위한 유한요소해석 모델링에 Monte Carlo Simulation 기법을 도입하였다. 본 논문에서는 콘크리트 구조물의 신뢰성에 기반한 잔존 내구수명에 대한 일반적 개념과 염화물 이온 침투, 부식 생성물의 팽창, 피복 균열 등에 대한 유한요소 모델에 대해 설명하고, 마지막으로 예제를 통하여 염화물 이온의 집중, 부식 생성물의 팽창등이 콘크리트 구조물의 잔존수명에 미치는 영향에 대해 논의하였다.
The fatigue crack initiation life is studied on automotive spot weldment made from cold rolled carbon steel(SPC) sheet by using DCPDM and local strain approach. It can be found that the fatigue crack initiation behavior in spot weldment can be definitely detected by DCPDM system. The local stresses and strains are estimated by elastic-plastic FEM analysis and the alternative approximate method based on Neuber's rule were applied to predict the fatigue life of spot weldment. A satisfactory correlation between the predicted life and experimental life can be found in spot weldment within a factor of 4.
A local strain approach was applied to an external single and double grooved C-shaped specimen in order to evaluate and predict the fatigue crack initiation life by using low cycle fatigue properties. The low cycle fatigue properties were determined from the strain-controlled fatigue tests using smooth cylindrical axial specimens. Fatigue crack initiation life was evaluated by a life prediction software, FALIPS, based on the local strain approach. The fatigue life was significantly influenced by the mean stress, and SWT parameter represented the fatigue life effectively. The predicted fatigue crack initiation life was then compared to the experimental fatigue life evaluated from the C-shaped fatigue test specimens. A good correlation was found between the experimental and predicted fatigue lives within factors of 2 and 4 for the single and double grooved C-shaped specimens respectively. Also, experimental fatigue life of the double grooved specimen was 10-12 times longer than that of the single grooved specimen.
The fatigue crack initiation life is studied on automotive tensile-shear spot weldment made from cold rolled carbon steel(SPC) sheet by using DCPDM and local strain approach. It can be found that the fatigue crack initiation behavior in spot weldment can be definitely detected by DCPDM system. To predict the fatigue life of spot weldment, the local stresses and strains at the potential critical region are estimated by approximate method based on Neubers rule and elastic-plastic FEM analysis. A satisfactory correlation between the predicted life obtained from Local strain approach based on Neubers rule and experimental life can be found in spot weldment within a factor of 2.
In this paper, fatigue tests are conducted for the specimens with longitudinal and transverse attachment under variable amplitude axial loading based on storm model. Considered loadings include repeated single storm, 6 or 8 storms randomly, and storms including calm sea condition while the mean stress and the maximum stress of loadings are changed. The effect of three variables are investigated; root mean square(RMS) value of stress amplitude, mean stress shift and maximum stress, which can characterize storm loading on fatigue life. In addition, experiments including calm sea loading are also carried out to investigate the effect of calm sea state. Test results are evaluated and compared with DNV-CN2005 and Matsuoka's method for the estimation of crack initiation and propagation life. To verify the validity of the criteria, the measured crack initiation lifes are compared with the specific crack length 15mm, which are calculated with beach marks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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