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용접잔류응력의 생성 메카니즘과 그 영향(I) -용접잔류응력의 생성 메카니즘-
박정웅 대한용접접합학회 2004 대한용접·접합학회지 Vol.22 No.2
강구조물 제작시 용접프로세스에 의해 용접부 근방에서는 용접열원에 의해 급속가열ㆍ급속냉각의 열 사이클을 받으며, 열원의 이동과 함께 온도장이 변화하므로 용접부에 불균일한 온도분포가 발생된다. 이러한 불균일한 온도분포에 의한 용접부 근방의 열팽창ㆍ수축을 용접부로부터 떨어져 있는 저온상태의 부재가 이를 구속하여 결과적으로 용접변형과 잔류응력이 발생한다.(중략)
박정웅,안규백 대한조선학회 2017 International Journal of Naval Architecture and Oc Vol.9 No.3
The design dimension may not be satisfactory at the final stage due to the welding during the assembly stage, leading to cutting or adding the components in large structure constructions. The productivity is depend on accuracy of the welding quality especially at assembly stage. Therefore, it is of utmost importance to decide the component dimension during each assembly stage considering the above situations during the designing stage by exactly predicting welding deformation before the welding is done. Further, if the system that predicts whether welding deformation is equipped, it is possible to take measures to reduce deformation through FE analysis, helping in saving time for correcting work by arresting the parts which are prone to having welding deformation. For the FE analysis to predict the deformation of a large steel structure, calculation time, modeling, constraints in each assembly stage and critical welding length have to be considered. In case of fillet welding deformation, around 300 mm is sufficient as a critical welding length of the specimen as proposed by the existing researches. However, the critical length in case of butt welding is around 1000 mm, which is far longer than that suggested in the existing researches. For the external constraint, which occurs as the geometry of structure is changed according to the assembly stage, constraint factor is drawn from the elastic FE analysis and test results, and the magnitude of equivalent force according to constraint is decided. The comparison study for the elastic FE analysis result and measurement for the large steel structure based on the above results reveals that the analysis results are in the range of 80e118% against measurement values, both matching each other well. Further, the deformation of fillet welding in the main plate among the total block occupies 66e89%, making welding deformation in the main plate far larger than the welding deformation in the longitudinal and transverse girders.
박정웅,안동욱,양철진 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.11
대부분의 지반구조용 보강강재로 철근망이 사용되며, 현장에서 제작하여 사용된다. 철근망 제작은 용접 품질을 확보하기 어렵기 때문에 주철근과 후프철근을 결속선으로 묶는 방법을 주로 사용한다. 그러나 현장의 시공인력 부족 및 인건비 증가, 주 52시간 근무제 등으로 시간과 인건비가 많이 소요되는 결속선이음 대신에 자동화된 철근망제작기술이 요구되고 있다. 결속선을 이용한 선제작공법은 공정 특성상 반자동화 수준 밖에 구현이 될 수 없다. 따라서 완전 자동화가 가능한 용접을 통한 지반구조용 강관망선제작기술이 요구되고 있으며, 이를 통한 생산성 향상 및 경쟁력을 키우고자 한다. 강관망의 용접자동화제작을 위한 용접부역학적 안전성 및 용접조건을 결정하고, 또한 기존 주부재와 띠철근모두 철근을 사용하는 것 대신 Posh690강재를 이용한 강관을 주부재, 그리고 띠철근으로 강연선을 적용하여 강관망의 자체중량을 감소시키고 안전한 용접부를 가지는 강관망 용접자동화를 위한 연구를 수행했다. 이를 위해 인장강도실험,경도측정 그리고 열탄소성해석을 통한 검증하였다. 그 결과 인장실험에 의하면, PW인 경우 용접부보다 강도가 작은 강연선에서파단되었고, 인장강도의편차는 거의 없었다. 그러나 철근을 사용한 경우(PR과 RR)는 모두 용접부와 띠철근에서 파단되었으며, 최대인장강도는 약 30MPa 정도의 편차가 발생하였다. 따라서 철근을 사용하는 경우 인장강도는 증가하나 인장강도 값의 편차가 발생하였다.
박정웅,김성준,안규백 대한용접·접합학회 2021 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2021 No.5
용접잔류응력은 용착금속의 급속가열과 급속 냉각과정에서 발생하는 열 팽창과 열수축에 의해 발생한다. 용접잔류응력의 분포형상은 액체상태의 용접금속의 냉각과정에서 발생하는 수축을 주변 금속이 구속함으로서 용접부에서는 인장잔류응력이 발생하고 주변 금속부는 이와 힘평형을 이루기 위해 압축잔류응력이 발생한다. 이와 같이 주변에 특별한 구속을 하지 않아도 자체구속에 의해 잔류응력이 발생하게 된다. 잔류응력의 형상과 크기는 joint type, 용접프로세스, 용접조건, 내적구속과 외적구속 등에 의해 영향을 받는다. 그 중에서도 구속이 잔류응력의 형상이나 크기에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 횡구속과 굽힘구속에 따른 잔류응력에 미치는 영향을 고찰하고, 실 구조물에서 부재의 두께, 항복 강도 그리고 구속도로부터 용접잔류응력을 예측하는 회귀식을 제시하였다. 이를 위해 실험에 의해 유한요소해석 결과를 검증하고, 검증된 해석모델을 이용하여 두께, 항복강도 그리고 구속도의 크기를 변화시켜 열탄소성해석을 실시하고, 그 결과로부터 예측식을 유도하였다. 제안된 잔류응력 예측식은 실구조물의 다양한 구속에서 잔류응력을 예측하고 구조물의 안전성 평가를 위해 사용될 것이다.