강관 적층용접부 잔류응력의 생성기구

장경호,양성철,강재훈,Chang, Kyong Ho,Yang, Sung Chul,Kang, Jae Hoon 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.13 No.4

강관 적층용접부에서 발생하는 잔류응력의 특징과 생성 메커니즘을 밝히기 위해 유한요소법을 이용한 3차원 열탄소성 해석을 수행하였다. 용접에 의해 강관을 접합할 때, 원주방향잔류응력과 두께방향잔류응력은 강관 내 외부에서 모두 접합부에서 인장응력이 발생하고, 길이방향잔류응력은 강관 내무에서 인장응력, 외부에서 압축응력이 발생된다. 또한 강관 적층 용접부의 잔류응력 생성기구를 명확히 하였다. 그 결과, 강관의 용접에 의한 잔류응력은 열응력에 의해 발생 할 뿐만 아니라, 강관의 기하학적 형상변화에 의한 영향도 받는다는 것을 밝혔다. 그리고, 용접조건과 강관의 제원이 달라질 경우에도 잔류응력 생성기구가 변함이 없음을 밝혔다. The characteristics and production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding of the steel pipe were elucidated from the results of three-dimensional thermal elastic-plastic FEM analysis. When the steel pipe was jointed by multi-pass welding, the stress components of circumferential direction and radial direction near welded joints on the inner surface and the outer surface of the pope were tensile. The stress component of axial direction on the inner surface was tensile and on the outer surface was compressive. On the other hands, the production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding of the steel pipe was investigated. Residual stress generated by welding of the steel pipe was investigated not only by the thermal history but also by geometrical shape. Then, the generality of the production mechanism of residual stress generated by multi-pass welding was confirmed.

공용중 보수용접에 의한 용접부의 응력 및 변형의 거동 - 인장력 작용중 균열보수용접에 의해 생기는 응력 및 변형의 거동 -

장경호,이상형,전준태,Chang, Kyong-Ho,Lee, Sang-Hyong,Jeon, Jun-Tai 한국강구조학회 2000 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.12 No.3

차량하중의 증가 및 부식 등에 의해 손상된 강교량 구조물들은 보수 보강이 요구되어진다. 손상부채를 보수 보강하는 방법은 단면결손이 없다는 장점을 가진 용접에 의한 보수방법이 유리하다. 3차원 탄소성해석 결과를 토대로 공용중 보수용접에 의해 생기는 응력과 변형의 거동에 대해 연구하였다. 균열이 있는 부재에 하중만 작용할 경우 과도 응력의 크기는 보수용접균열길이 및 균열깊이가 큰 순으로 크다. $80MPa({\sigma}_y/3)$ 및 $140MPa({\sigma}_a)$의 응력 작용시 보수용접에 의해 발생되는 응력의 크기는 무응력 상태에서 보수용접시 발생되는 응력의 크기와 하중재하에 의해 생긴 응력의 크기의 합과 비슷하다. 응력 작용시 보수용접에 의해 발생되는 용접선방향 인장과도응력 성분은 부재폭에 대한 균열 길이비(1/b)가 커지면 커짐을 알 수 있다. 또한, 응력 작용시 보수용접에 의해 발생되는 용접선 직각방향의 면내수축변위의 크기는 보수용접길이가 긴순으로 크다. It is much expected that steel bridges, which have been damaged by increase of vehicle load and corrosion, need repair or strengthening. In this paper, the stress generated by repair welding under loading are analyzed by three dimensional elasto-plastic analyses. The longer and deeper repair weld line bocemes, the larger the magnitude of transient stress becomes. The magnitude of transient stress generated by repair welding under loading $({\sigma}_y/3,\;{\sigma}_a)$ is similar to summation of stresses generated by repair welding and loading. The longer repair weld line ratio(1/b) becomes, the larger the magnitude of transient stress generated by repair welding under loading bocomes. And, the longer repair weld line ratio(1/b) becomes, the larger the magnitude of in-plane displacement generated by repair welding under loading$({\sigma}_y/3,\;{\sigma}_a)$.

J-적분을 이용한 용접접합부 균열의 파괴 역학적 해석

장경호,이진형,Chang, Kyong Ho,Lee, Chin Hyung 한국강구조학회 2005 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.17 No.2

용접접합부 균열의 파괴 역학적 해석을 위해서는 용접 중에 발생하는 잔류응력을 고려하여 해석이 수행되어야 한다. 잔류응력이 존재하면 J-적분은 더 이상 적분경로에 관계없이 일정한 값을 갖는 특성을 잃어버리게 된다. 그러므로 용접접합부 균열의 J-적분 해석을 위해서는 잔류응력이 존재하는 경우에도 적분경로에 관계없이 일정한 값을 갖는 새로운 J-적분식이 도입되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 J-적분을 수정하여 잔류응력이 존재하는 경우에 경로 독립성을 유지하는 J-적분을 고찰하고, 이를 이용하여 잔류응력과 외력이 동시에 작용하는 균열선단에서의 J-적분을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 자체개발한 탄소성 해석 프로그램을 이용하여 용접 시 잔류응력과 외력에 대한 응력분포를 계산하였으며, 이를 이용하여 잔류응력과 외력의 복합하중에 대한 J-적분을 계산하였다. The fracture mechanics analysis of a crack in a weld must consider residual stress generated during welding. The standard definition of the J-integral requires a path dependent value in the presence of a residual stress field. Therefore, it is necessary to develop a path independent J-integral definition for a crack in a residual stress field. This paper addresses the modification of the Rice-J-integral to produce a path- independent J-integral when residual stresses and external forces are present. The residual stress problem is treated as an initial strain problem and the J-integral proposed for this type of problems is used. A program which can evaluate the J-integral for a crack in a weld is developed using the proposed J-integral definition. The situation when only residual stress is present is examined as is the case when mechanical stresses are applied in conjunction with a residual stress.

동종강재 및 이종강재 용접접합부의 잔류응력 특징

장경호,이진형,이상형,이은택,Chang, kyong Ho,Lee, Chin Hyung,Lee, Sang Hyong,Lee, Eun Taik 한국강구조학회 2003 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.15 No.3

본 연구는 동종강재 및 이종강재 용접시 발생하는 잔류응력 특징을 파악하기 위해서 유한 요소법을 이용한 3차원 탄소성해석을 수행하였다. 결과에 의하면, 동종강재 맞대기용접시 용접부의 잔류응력은 고강도강재의 인장강도가 클수록(POSTEN60 <POSTEN80) 증가하였고, 이종강재 맞대기용접시 용접부의 잔류응력은 SM400과 접합되는 고강도강재의 인장강도가 클수록 (POSTEN60 <POSTEN80) 잔류 응력의 크기의 차이가 증가하였다. 그리고 동종강재 필렛용접시 용접부의 잔류응력은 플랜지와 웨브의 인장강도가 클수록 (POSTEN60 <POSTEN80) 증가하였고, 이종강재 필렛용접시 용접부의 잔류응력은 플랜지(SM400)와 접합되는 웨브의 인장강도가 클수록 (POSTEN60 <POSTEN80) 용접 토우 에서 잔류응력의 크기의 차이가 증가하였다. This study, investigated the characteristics of residual stress in weldis composed of similar or dissimilar steels, are investigated byusing 3three-dimensional thermal elasto-plastic FEM analysis. The results showed that for the groove welding of the similar steels, increasedthetensile strength of the steels (POSTEN60 <POSTEN80) increased the residual stress in the welds and for the groove welding of the dissimilar steels, increasedthe difference between the tensile strengths of the steels (POSTEN60 <TOSTEN80) that wasere welded together with SM400 increased the difference in the magnitude of the residual stress. Similarly, the residual stress in the welds increased during the fillet welding of the similar steels and the difference in the magnitudes of the residual stresses between the flange toe and the web toe increased during the fillet welding of the dissimilar steels.

고강도강(POSTEN60, POSTEN80) 용접접합부의 잔류응력

장경호,이진형,Chang, Kyong Ho,Lee, Chin Hyung 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.5

대부분의 용접재는 용접 후 빠른 속도로 냉각하는 과정에서 재료조직의 변화, 즉 상변태(마르텐사이트변태)가 일어난다. 그리고 이러한 상변태에 의한 체적의 팽창은 특히 고강도강재의 용접시 용접부의 잔류응력완화에 기여한다. 따라서 고강도강을 적용한 강구조물 접합부의 잔류응력 특징을 파악하기 위해서는 고강도강 용접시 상변태가 잔류응력완화에 미치는 효과를 정량적으로 평가할 수 있는 수치적 모델을 확립해야 한다. 본 연구에서는 고강도강 용접시 상변태에 의한 체적의 팽창이 잔류응력 완화에 미치는 영향을 잔류응력 측정 실험을 통하여 조사하였고, 이를 바탕으로 상변태에 의한 잔류응력완화를 고려한 고강도강 및 이종강재 용접접합부의 잔류응력 특징을 3차원 열탄소성 해석기법 개발을 통하여 재현하였다. Most of ferrous b.c.c weld materials may experience martensitic transformation during rapid cooling after welding. And it is well known that volume expansion due to phase transformation could influence in the case of welding of high tensile strength steels on the relaxation of welding residual stress. To apply this effect practically, it is a prerequisite to establish a numerical model which is able to estimate the effect of phase transformation on residual stress relaxation quantitatively. In this study, we investigated the effect of phase transformation on the relaxation of welding residual stress through experiment. And three-dimensional thermal elastic-plastic FEM analysis is conducted to reproduce the effect of phase transformation on the relaxation of welding residual stress. Also we carried out the analysis of welding residual stress in welds of similar or dissimilar steels considering the effect of residual stress relaxation due to phase transformation.

원형강교각에서 수직보강재가 내하력에 미치는 영향

장경호,장갑철,이찬호,이은택,Chang, Kyong Ho,Jang, Gab Chul,Lee, Chan Ho,Lee, Eun Taik 한국강구조학회 2004 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.16 No.5

To increase the efficiency of the urban areas, pipe section steel piers, which have relatively small sections, must be constructed. Since smaller sections mean decreased load capacity, longitudinal stiffeners were applied to the pipe section steel piers to increase their load capacity. Increased load capacity through longitudinal stiffeners, however, could not yet be confirmed. Therefore, the effect of longitudinal stiffeners on the load capacity of pipe section steel piers still needs to be studied. In this paper, the effect of the number of longitudinal stiffeners on the load capacity of steel piers was determined by carrying out elastic plastic FE analysis on material and geometric non-linearity. In addition, comparative analyses of the parameters of the width, the thickness of longitudinal stiffeners, and the slenderness ratio of steel piers were carried out to determine the effects of longitudinal stiffeners. 도심지의 토지 이용률을 높이기 위하여 상대적으로 단면이 작은 원형 강교각의 건설이 요구되고 있다. 이때 줄어든 단면으로 인해 감소된 좌굴내하력을 높이는 방안으로 수직보강재의 적용을 고려할 수 있다. 그러나 수직보강재를 적용함으로써 얻어질 수 있는 좌굴내하력의 증가효과는 아직 명확하지 않다. 본 연구에서는 기하학적, 재료학적 비선형을 고려한 탄소성 유한요소해석을 수행하여 원형강교각의 반지름-두께비에 따른 수직보강재의 수가 좌굴내하력에 미치는 영향을 명확히 하였다. 또한, 수직보강재의 폭과 두께, 원형강교각의 세장비에 따른 좌굴해석을 수행하여 그 관계를 명확히 하였다.

재학속도에 따른 용접강관의 모멘트 응답특성에 관한 해석적 연구

장경호,장갑철,Chang, Kyong-Ho,Jang, Gab-Chul 한국공간구조학회 2011 한국공간구조학회지 Vol.11 No.4

재하속도에 따른 용접강관의 모멘트-곡률 거동특성에 관한 해석적 연구를 수행하였다. 3차원 열역학해석을 통하여 용접이음부의 잔류응력을 산출하였다. 그리고 동적소성모델이 적용된 탄소성 유한요소해석 프로그램을 이용하여 잔류응력을 고려한 용접강관(Welded pipe)의 동적해석을 수행하였다. 그리고 용접이음부가 없는 일반강관(Seamless pipe)에 대한 동적거동과의 비교를 통하여 해석을 수행하여 용접강관의 해석력과 해석결과는 용접강관의 모멘트가 일반강관의 모멘트에 비해 낮은 응답을 보였으나 재하속도가 증가함에 따라 모멘트 응답의 차이는 점차 감소하는 경향을 보였다. This article aims to analytically research for influence of residual stresses on bending moment responses against welded steel pipes subjected to quasi -static or dynamic loadings. The residual stresses of the welded steel pipe are computed by three-dimensional welding simulation. The bending moment responses of the welded and seamless steel pipes are determined by using three-dimensional dynamic elastoplastic FE analysis as a function of loading rate. It is seen from analytical results that the welded steel pipe shows lower moment response comparing to the seamless steel pipe, and moment difference between seamless and welded steel pipes tends to decrease as loading rate increases.

T & K형 파이프부재의 피로 S-N수명 및 균열발생 FEM 해석

장경호(Kyong-Ho Chang),신왕섭(Wangsub Shin),왕진명(Zhen-Ming Wang),SHAZIA MUZAFFER 대한토목학회 2018 대한토목학회 학술대회 Vol.2018 No.10

제 6 회 한 일강교량 학술발표회

장경호(Kyong Ho Chang) 한국강구조학회 2001 韓國鋼構造學會誌 Vol.13 No.3

Introduction of the activities in IIW

Kyong-Ho Chang(장경호) 대한용접·접합학회 2018 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2018 No.4