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연성-취성 파손 해석 기법을 이용한 Drop-Weight Tear Test 모사
김지수(Ji-Su Kim),장제훈(Je-Hoon Jang),김윤재(Yun-Jae Kim),김기석(Ki-Seok Kim) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
Drop-weight tear test (DWTT)는 실 배관의 파손 형태를 잘 모사하는 시편 단위 실험으로 잘 알려져 있다. DWTT 시편은 실 배관 두께와 동일하게 시편의 두께를 설정하기 때문에 실 배관과 유사한 구속 상태를 보인다. 이로 인해 강들의 천이 온도를 평가할 때에 실 배관 실험 대신 대체적으로 보다 효율적인 DWTT 가 널리 이용되어 왔다. 하지만 DWTT 실험에서 온도에 따른 파손 거동을 정확히 확인하기 위해선 각 온도에서 실험이 수행될 필요가 있다. 수치해석 기법은 이를 대체할 수 있는 효율적인 방법이다. 본 연구에서는 연성-취성 파손 해석 기법을 적용하여 다양한 온도에서 수행된 DWTT를 모사한다. 모사한 결과는 실제 실험과 비교하여 기법의 적용 타당성을 검증한다. 취성 파손 기준으로는 기존의 와이블 응력과 최대 주응력 기준이 적용되어 각 기준에 대한 모사 결과가 비교된다. 최종적으로, 최대주응력 기준을 적용한 연성-취성 파손 기법의 모사 결과가 실제 실험을 보다 적절히 모사하는 것으로 나타났다. The drop-weight tear test (DWTT) is well known as a specimen unit test that closes the failure pattern of an actual pipe. The DWTT specimen shows a constrained state similar to that of the actual pipe because the thickness of the specimen is set equal to the actual pipe thickness. For this reason, when evaluating the transition temperature of steels, a more efficient DWTT has been widely used instead of an actual piping experiment. However, in order to accurately confirm the fracture behavior according to temperature in the DWTT experiment, the experiment needs to be performed at each temperature. Numerical analysis is an efficient alternative to this. In this study, DWTTs performed at various temperatures are simulated by applying a ductile-brittle fracture analysis method. The simulated results are compared with actual experiments to verify the validity of the technique. As the brittle fracture criterion, the existing Weibull stress and maximum principal stress criterion are applied, and the simulation results for each criterion are compared. Finally, it was found that the simulation results of the ductile-brittle fracture simulation method using the maximum principal stress criterion more appropriately simulate the actual tests.