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고강도 극후판 EH36-TMCP강 EGW용접부의 역학적 거동 및 파괴인성 $K_{IC}$에 관한 해석
Analysis of Mechanical Behavior and Fracture Toughness $K_{IC}$ on EGW Welded Joints for High Strength EH36-TMCP Ultra Thick Plate

방희선    (조선대학교 선박해양공학과   ); 방한서    (조선대학교 선박해양공학과   ); 주성민    (포항산업과학연구원 용접센터  );
  • 초록

    본 연구에서는 EGW공정 적용에 따른 고강도 극후판 EH36-TMCP강 용접부의 역학적 거동 및 파괴인성 $K_{IC}$ 특성을 고찰하기 위해 먼저 자체 개발한 열분포, 열탄소성 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통하여 용접부의 역학적 거동(용접잔류응력, 소성변형율 등의 크기, 분포, 발생기구)을 규명하였다. 그리고 이때 얻어진 잔류응력을 초기응력으로 하여 상용프로그램 ANSYS에서 노치가공으로 인한 응력 재분포 특성 및 잔류응력과 외력의 복합하중에 대한 파괴인성 KIC를 계산하였다. 균열이 존재하는 EGW용접부의 파괴기준 $K_{IC}$ 를 살펴보면, 중첩된 경우가 순수 외부하중(굽힘하중)만 작용하는 경우 보다 파괴 인성치가 다소 감소하는 경향을 보였다. a/W가 작을 경우 중첩의 경우가 순수 외부하중(굽힘하중)만의 경우보다 파괴인성치 차이가 크나, a/W가 증가함에 따라 그 차이가 점차 없어지는 것으로 나타났다.


    This work intends to establish the reliability and fracture toughness $K_{IC}$ criterion of welded joints by EGW for high strength EH36-TMCP ultra thick plate. For this, firstly thermo elasto-plastic analysis has been carried out on two pass X-groove butt joint model to clarify the thermal and mechanical behaviour(residual stress, plastic strain, magnitude of stress and their distribution and production mechanism). Moreover, to establish fracture criterion, analysis of fracture toughness $K_{IC}$ has been performed under the notch machined and residual stress with the load condition on EGW welded joints. A quantitative fracture criterion for EGW welded joints is suggested by using $K_{IC}$ .


  • 주제어

    EGW공정 .   고강도 극후판 .   EH36-TMCP강 .   용접잔류응력 .   파괴인성 $K_{IC}$ .   열탄소성 해석 .   파괴해석.  

  • 참고문헌 (5)

    1. 배원호 (2004) 혼합모드 균열의 응력확대계수 해석과 정도 개선에 대한 고찰 Mindlin 평판유한요소의 개선, 한국산업응력학회논문집, 7(4), pp.355-361 
    2. Kulkarni, D.M., Kumar, A.N. (2002) Experimental and Finite Element Analysis of Fracture Criterion in General Yielding Fracture Mechanics, Journal of Sadhana, 27(6), pp.631-642 
    3. Bang, H.S. (1992) Study on The Mechanical Behaviour of Welded Part in Thick Plate by Three-Dimensional Thermal Elasto-Plastic Analysis Based on Finite Element Method, Journal of the Korean Welding Society, 10(2), pp.37-43 
    4. Bang, H.S., Kim, Y.C. (1991) Analysis on the Three-Dimensional Unstationary Heat Conduction on the Welding of Thick Plates by F.E.M., Journal of the Korean Welding Society, 9(4), pp.37-43 
    5. Lee, D.J., Kim, G.G. (2008) A Predictive Method for transverse Residual Stress Distribution at a Thick EH40 Weldment, Proceedings of the Eighteenth International Offshore and Polar Engineering Conference, pp.312-316 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Hwang, Se-Yun ; Lee, Jang-Hyun ; Kim, Byung-Jong ; Yang, Yong-Sik 2010. "Numerical Analysis of Welding Residual Stresses for Ultra-Thick Plate of EH40 Steel Joined by Tandem EGW" 大韓造船學會 論文集 = Journal of the Society of Naval Architects of Korea, 47(6): 821~830     
    2. Bang, Hee-Seon ; Bang, Han-Sur ; Lee, Yoon-Ki ; Kim, Hyun-Su ; Lee, Kwang-Jin 2010. "A Study of the Residual Stress Characteristics of FCAW Multi-Pass Butt Joint for an Ultra-Thick Plate" 韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology, 24(2): 62~66     

 저자의 다른 논문

  • 방희선 (31)

    1. 1997 "유한요소법에 의한 평판의 용접 변형에 관한 기초적 연구" 韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology 11 (4): 1~6    
    2. 1999 "유한요소법에 의한 저항 점용접부의 역학적 특성에 관한 연구" 大韓溶接學會誌 = Journal of the Korean Welding Society 17 (5): 77~82    
    3. 2001 "외력을 고려한 양면 T-용접이음부의 음력해석" 大韓溶接學會誌 = Journal of the Korean Welding Society 19 (2): 215~220    
    4. 2001 "저항 다점용접부의 역학적 특성에 관한 연구" 大韓溶接學會誌 = Journal of the Korean Welding Society 19 (5): 499~505    
    5. 2005 "용접 공정에 따른 2.25Cr-1Mo강 용접이음부의 특성 변화에 관한 연구" 韓國海洋工學會誌 = Journal of ocean engineering and technology 19 (1): 49~56    
    6. 2006 "고속가스플래임 용사법을 이용한 광촉매 $TiO_2$-생분해성 플라스틱 복합재료의 개발" 大韓溶接學會誌 = Journal of the Korean Welding Society 24 (5): 57~61    
    7. 2007 "유한요소법을 이용한 하이브리드 용접부의 열 및 용접잔류응력 해석" 大韓溶接·接合學會誌 = Journal of the Korean Welding and Joining Society 25 (6): 11~16    
    8. 2007 "외력이 작용하는 용접구조물에 용접잔류응력이 미치는 영향" 大韓溶接·接合學會誌 = Journal of the Korean Welding and Joining Society 25 (6): 17~21    
    9. 2008 "조선용 후판 AH32 강에 대한 SAW 및 Hybrid(CO2 Laser+MIG) 맞대기 용접부의 열 및 역학적 특성 비교" 大韓溶接·接合學會誌 = Journal of the Korean Welding and Joining Society 26 (5): 29~35    
    10. 2008 "Transient Thermal Analysis of Friction Stir Welding using 3D-Analytical Model of Stir Zone" 大韓溶接·接合學會誌 = Journal of the Korean Welding and Joining Society 26 (6): 36~41    
  • Bang, Han-Sur (62)

  • 주성민 (4)

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