• 수산해양기술연구
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• 제36권4호
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• pp.329-336
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• 2000

정치망 어선에 사용하는 더블 캡스턴 드럼의 용접공정은, 순간적으로 집중투입되는 고온열원에 의해 상당 열응력과 열변형 거동이 시간의 경과에 따라 비정상적으로 발생한다. 유한요소법으로 이것들의 거동을 해석한 후 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 용접 초기에는 용접열원 위치에서 54∼48MPa의 상당 열응력을 나타내고, 캡스턴 드럼의 내부로 진행될수록 42∼18Mpa 정도의 열응력 분포를 보이며, 열응력 구배는 1mm당 3.6MPa의 기울기를 형성하고 있었다. 용접열원에서 0.004∼0.015mm정도의 미세한 변형량이 계산되었고 좌측 자유단으로 진행하면서 0.03∼0.033mm의 변형량은 용접초기에 열충격 현상으로 발생한 것으로 사료되므로 이에 대한 대비책이 있어야 한다. 2) 용접 중반부에서는 상당 열응력 크기는 용접 초기보다 다소 작아져서 최대 51MPa, 최소 11.3MPa을 보여주며 열응력 기울기도 다소 완화된다. 이것은 용접 열원이 이동하면서 발생하는 예열효과로 상당 열응력이 감소한 것으로 사료된다. 상당 열변형의 크기는 최대 0.04mm, 최소 0.0045mm 정도를 형성하고 있고, 용접열원의 진행으로 전체적인 변형 양상이 용접진행 방향과 동일하게 이동하고 있다. 3) 용접공정의 후반부는 상당 열변형량이 최소 0.005mm, 최대 0.045mm 정도이므로, 정밀한 용접가공을 위해 반대방향에 지그나 고정구를 설치해야 한다. 상당 열응력의 구배는 모재 내부로 진행된 양상을 보이고 있으나 열응력의 절대 크기는 최소 3MPa에서 최대 27MPa로 작아졌다. 이 것은 용접의 이동열원이 제거됨으로서 모재 내부의 열응력이 현저히 저하되었음을 의미하지만, 잔류 열응력이 존재하므로 뜨임처리와 같은 후처리가 요망된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권3호
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• pp.12-20
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• 1997

구조의 용접접합부에는 재료의 항복응력 크기의 용접잔류응력이 발생되고, 이 잔류응력 상태에서는 응력비(최소응력/최대응력)의 영향이 거의 없다는 것이 일정 진폭 하중조건의 피로실험결과로부터 알려져 있다. 이와 관련하여, 용접구조의 설계 단계에서는 초기 용접잔류응력이 그래도 잔류한 소형실험편의 일정진폭하중 상태의 피로실험 결과로부터 도출된 피로설계선도(S-N 선도)를 이용, 변동하중에 의한 응력 진폭의 밀도분포만으로 일생동안의 누적피해도를 구해 피로강도를 평가하는 것이 일 반적이다. 지금까지는 선박용접구조의 경우도 이러한 개념으로 피로강도 평가를 수행 하였으나, 일반적인 육상 또는 해상 용접구조물과는 달리, 화물의 적재 등의 정하중 이력에 의한 응력변동폭은 피로를 유발하는 파랑 응력변동폭보다 상당히 크다. 그리 고, 정하중에 의해 용접접합부에 인장응력을 발생시키는 하중이력을 받을 경우, 초기 용접잔류 응력은 상당히 저하될 것으로 생각된다. 본 연구에서는 인장응력을 유발하는 정하중 이력에 의해 저하된 용접잔류응력분포와 이러한 잔류응력분포를 가진 선측 종늑골 용접접합부의 피로강도를 검토한다.

• 기계저널
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• 제34권11호
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• pp.830-835
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• 1994

화재에 의해 손상을 입은 압력용기에 대해 유한요소법을 이용하여 응력해석을 수행하여 아래와 같은 결론을 얻었다. (1) 응력해석 결과, 압력용기의 자중, 열응력 및 바람의 영향은 내부압력에 비해 무시할 수 있을 정도로 미미하였다. (2) 기하학적 형상변화가 발생한 손상용기의 손상 부위에서의 부식 전\ulcorner후에서의 안전계수는 각각 3.5와 2.1로 손상이 없는 단순용기의 6.3과 4.6보다 상당히 작음을 알 수 있었다. 따라서, 손상 부위에서의 적절한 보강이 이루어져야 할 것이다. (3) 원형 링과 수직 보조대로 보강된 보강용기 모형의 등가 응력값은 상당히 감소되어 화재로 발생한 기하학적 형상 변화에 따른 응력 집중을 줄일 수 있었다. 앞서 정의된 안전계수를 이용 하면 부식 전의 안전계수는 5.3, 부식 후는 3.8 이상으로 증가하였다. (4) 안전계수는 운전 중의 부식 진행과 더불어 두께에 반비례하여 감소하므로, 운전중 부식의 진행을 억제 또는 최소화할 수 있는 방법이 강구되어야 하겠다. (5) 복구방안으로 본 연구에서 해석된 보강책을 채택하는 경우, 작업시 보조대 주위에서의 잔류 응력이 발생되지 않도록 특히 유의해야 하며, 복구 작업 후 철저한 시험검사(비파괴 검사, 스트 레인 측정)가 수반되어야 할 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권1호
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• pp.25-31
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• 2011

인장시험할 때 최대하중점을 넘으며 네킹이 발생하여 단면에 분포하는 응력이 더 이상 균일하지 않다. 네킹이 진행될수록 상당응력은 축방향 응력과 더 달라진다. 이 네킹현상을 극복하고 진응력-진변형도 곡선을 결정하는 방법이 이제까지 많이 연구개발되었다. 그 중에서 유한요소해석 시뮬레이션을 이용하는 방법이 매력적이다. 이 논문에서는 범용상용 프로그램을 사용하여 인장시험을 시뮬레이션하였다. 같은 강괴에서 채취한 봉상시편과 판상시편을 인장시험하고 시뮬레이션하였다. Hollomon 법칙을 가정하지 않고 진응력-진변형도 곡선을 결정하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제10권4호
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• pp.250-258
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• 1992

In order to clarify the mechanical behavior of welding crack and to evaluate the mechanical characteristics of welded parts in thick plate, it is very important to accurately predict the welding deformation and residual stress including transient state before welding. In this paper, the theory of a three-dimensional elasto-plastic problem for the analysis of mechanical phenomenon of welding joint on the plate is developed into an efficient and accurate method based on the finite element method, and then several examples are considered by using the proposed model. The results of numerical analyses are discussed in the viewpoint of the mechanical characteristics of the distribution of three-dimensional welding residual stresses, plastic strains and their production mechanism on the thick plate.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권3호
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• pp.29-35
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• 1997

실제로 용접구조물의 재료에는 항상 내부 잔류응력이 존재하며 그 크기는 재료내의 내부 잔류응력간의 평형의 원리(Self-equilibrating system)에 의해 결정 된다. 일반적인 구조 강도설계에서 행해지는 탄성해석에서는 재료 내부에 존재하는 잔류응력을 고려하지 않기 때문에 설계시에 계산된 응력이 심하중하의 구조물에서 발생하는 응력과 같다고 볼 수는 없다. 철강재료를 사용한 구조물의 경우 구조물 제작 공정 전반에 걸친 성형가공 및 조립과정에 수반되어 재료 내에는 잔류응력이 발생되며 특히 용접조립에 의해 용접부 근방에서는 재료의 항복강도 수준의 상당히 큰 용접응력 이 발생하게 된다. 일반적으로 용접잔류응력의 완화법으로 가장 확실한 방법은 후열 처리법(Post weld heat treatment, PWHT)이지만 이 방법의 적용은 구조물의 크기에 제한을 받게 된다. 따라서 PWHT를 적용하기 어려운 구조물에 대해서는 다른 방법에 의해 용접잔류 응력을 완화시켜야 하며 이 경우에 일반적인 방법으로 기계적 응력완화 법(Mechanical stress relief method, MSR)이 있다. 본고에서는 MSR의 기본원리에 대하여 간단하게 정리하고 실 구조물에 대한 MSR 적용시 고려해야 할 제반사항을 위하여 단순 용접부에 대한 MSR 적용 실험결과와 실제 압력용기를 대상으로 MSR을 자체 제작된 기술절차서에 따라서 시행하고 MSR의 적용성에 대해서 검토하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.75-82
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• 2001

건조 후 수행하는 수압시험 또는 화물의 적재 등과 같은 정하중은 파랑변동하중에 비하여 선체구조물에 상당히 큰 응력을 유발한다. 이러한 정하중이력에 의하여, 선체구조물의 응력집중으로 인해 피로강도가 문제되는 용접이음부에서는, 재료의 탄소성 거동에 의하여 초기용접잔류응력이 상당히 이완될 것으로 예상된다. 따라서, 이러한 용접이음부의 피로강도를 평가할 때에는 이완된 잔류응력의 영향을 고려하는 것이 보다 합리적이다. 본 연구에서는 선체구조물의 여러 가지 용접형태 중 Padding plate가 용접된 형태에 대하여 정하중이력($0.5{\sigma}Y,\;0.85{\sigma}Y$)에 의한 초기 용접잔류응력의 변화를 측정하며, 잔류응력의 변화가 피로강도에 미치는 영향을 검토한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.21-21
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• 1997

인공위성용 추진제 탱크를 개발하기 위해 여러 설계인자를 설정하여 각 인자가 탱크벽면에 미치는 응력분포 영향을 구하고, 또한 최적의 인자 값을 구하기 위해 각 인자의 변화에 따라서 구조해석을 수행하였다. 탱크 지지부 위치와 탱크 벽면 두께 변화에 따른 탱크 벽면에 미치는 응력분포 영향을 고찰하기 위해 1/4 모델을 설정하였고, 연료배출구의 위치변화(경사각돈)에 따른 응력분포는 1/2 모델을 설정하여 해석을 하였다. 탱크에 작용하는 하중은 연료압력에 의해 발생하는 정하중(350 psi)을 가하며 또한, 발사 시 발사체로부터 전달되는 최대동하중(llg)을 고려하였다. 그리고, 탱크가 인공위성에 장착될 때에 발생하는 다양한 장착조건에 대해서 구조해석을 수행하였고, 추진제 배출구 각도가 $0^{\circ}$ 에서 $25^{\circ}C$까지 변화할 때 탱크 벽면에 미치는 응력분포 영향을 구했다. 그래서 각 조건에서 구한 상당응력분포와 인자의 최적 값은 추진제 탱크를 설계하기 위한 기초적인 자료로 활용하고자 한다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권4호
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• pp.129-140
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• 1998

탄소성 유한 요소 해석은 기지의 변형률 증분에 대한 응력 적분을 필요로 하며, 탄소성 구성 모델의 경우 특별한 경우를 제외하고는 해석적인 응력 적분이 불가능하고 수치적인 방법을 필요로 한다. 이때 응력 수치 적분의 정확도가 비선형 유한요소해의 전체적인 정확도에 상당히 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 탄소성 구성 관계의 응력 적분을 위하여 외연적 방법중의 하나로서 Sloan이 제안한 단계분할 절차를 보완하여 안정적이고 정착한 응력 수치 적분법을 제시하고자 한다. 수정 오일러 절차에 따른 오차 조절의 기본 개념은 그대로 사용하고 오차를 평가하는 기준에 응력 수준이 영향을 미치는 단점을 보완하여 응력 수준에 관계없는 안정적이고 정확한 수치 적분법을 제시하였으며, 그 결과의 신뢰성을 삼축시험모사를 이용하여 검증하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1999년도 제29회 춘계학술대회
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• pp.30-37
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• 1999

헤르츠 접촉하에 있는 반무한체에서의 표면균열을 살펴보았다. 시편의 응력확대계수 K를 구하기 위해 사용되는 간단화된 방법을 이 논문에 쓰여진 모델에 적용시켰다. 기존에 알려진 결과에 비해 상당히 만족스런 결과를 얻었으며 다른 방법보다 이 방법이 훨씬 더 편리함이 입증되었다.