용접변형예측을 위한 용접부 수치 모델링

박정웅(Park, Jeong-Ung) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.1

용접에 의해서 발생하는 변형은 강구조물의 치수를 변화시킬 뿐 아니라 역학적 강도를 저하시켜 강구조물의 제작공정과 공용중 심각한 문제를 발생시킬 수 있다. 특히 토목 강구조물의 경우 제작 및 조립공정에서 용접프로세스에 의해 불가피하게 발생하는 용접변형에 의한 설계치수의 변화를 검토하기 위해 넓은 장소에서 부분 또는 전체가 조립공정을 실시해야 한다. 이러한 가조립된 구조물은 현장에 설치되기 위해 해제하여 운반되어 현장에서 재조립하여 가설된다. 또한 높은 곳에서 작업해야 하므로 안전사고의 우려와 함께 크레인, 족장과 같은 부대장비를 사용해야 하므로 비경제적이다. 따라서 대형 강구조물의 제작시 발생하는 용접변형에 의한 부재오차를 검중하기 위한 가조립 공정을 생략하기 위해 용접변형 예측기법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 이를 위해 대형 강구조물의 용접변형 예측 기법인 등가하중법을 이용한 용접부 수치모델링을 정립하고 이를 이용해 용접순서와 자중이 용접변형에 미치는 영향을 검토하였다. Welding deformation causes critical problems under construction and in use of steel structures by varying the magnitude of the steel structures and deteriorating mechanic strength. Existing method to construct steel structures in civil engineering needs preassembly process for a part of or the whole structures on a broad space to examine the size of structures inevitably varied in the process of welding (assembly process). It leads to waste of time, space and human efforts, worry of safety accidents with the characteristic of the work to be performed on a high place, and non-efficiency and non-economy by using such supplementary equipments as crane. This paper, to remove the needless preassembly process by pre-estimating welding deformation produced under construction of large steel structures, devises a method modeling welded part for applying the equivalence load method and examines the effects of welding sequence and self weight on welding deformation by the method.

조립식 격자 옹벽의 변형거동에 관한 모형실험 연구

배우석(Woo-Seok Bae),권영철(Young-cheul Kwon),김종우(Jong-Woo Kim) 한국암반공학회 2007 터널과지하공간 Vol.17 No.5

노천광산이나 도로ㆍ철도의 대절토사면 등은 급경사지를 형성하며 대부분이 토양층을 포함하지 않는 암반층으로 구성되어 있다. 그러나 암반 비탈면은 풍화와 파쇄가 발달해 있으며 경사가 심하여 표면침식에 의한 탈락과 붕괴가 빈번히 발생되고 있다. 이러한 암반 비탈면의 붕괴억제 등 토압의 지지를 위해 가장 널리 쓰이는 토류 구조물로는 현장 타설식 콘크리트 옹벽이나 석축 등이 있으며, 기존의 옹벽이 가지고 있는 문제점을 극복하기 위해 개발되고 있는 구조물로 기성 부재를 결합하여 시공하는 조립식 격자옹벽이 사용되고 있다. 본 연구에서는 조립식격자옹벽의 변형거동을 평가하기 위해 배면 strecher의 형상과 벽체의 높이와 경사에 따른 실내모형 실험을 수행하였다. 모형실험을 통해 옹벽경사의 변화에 따른 상대적인 변위를 측정하고 위치별 변위 특성을 분석하였다. 또한 옹벽을 구성하는 header와 strecher 중 상부하중 전달의 역할을 수행하는 rear strecher의 유ㆍ무와 rear strecher의 형태에 따른 옹벽의 거동특성, 옹벽 배면채움재의 변위 특성 및 작용점의 위치를 측정하고 조립식격자 옹벽의 하중-변위 특성을 관찰하였다. 실험결과 조립식 격자 옹벽의 파괴는 옹벽의 높이가 감소함에 따라 파괴하중이 급격히 증가하고 최대변형률의 크기가 크게 감소하였다. 또한 동일한 경사와 높이에서 rear strecher의 형태는 최대수평변위 발생위치와 변형의 크기에 크게 영향을 주지 않으며 벽체의 경사에 더 큰 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. Most large cut slopes of open pit mines, roadways, and railways are steeply inclined and composed with rocks that do not contain soils. However, these rock slopes suffer both weathering and fragmentation. In the case of steep slopes, falling rock and collapse of a slope may often occur due to surface erosion. Cast-in place concrete and rubble work are the most widely used earth structure-based pressure supports that act as restraints against the collapse of the rock slope. In order to overcome the shortcomings of conventional retaining walls, a segmental grid retaining wall is being used with connects precasted segments to construct the wall. In this study, laboratory model test was conducted to estimate deformation behavior of segmental grid retaining wall with configuration of rear strecher, height and inclination of the wall. In order to examine the behavior characteristics of a segmental grid retaining wall, this research analyzes the aspects of spacial displacement through relative displacement according to change in the inclination of the wall. Also, the walls behavior according to the formation and status of the rear stretcher which serves the role of transferring the load from the header and the stretcher which make up the wall, the displacement of backfill materials in the wall, and the location of the maximum load were surveyed and the characteristics of displacement in the segmental grid retaining wall were observed. The test results of the segmental grid retaining wall showed that there was a sudden increase in failure load according to the decrease in the wall's height and the size of the strain was greatly decreased. Furthermore, it revealed that with identical inclination and height, the structure of the rear stretcher did not greatly affect the starting point or size of maximum horizontal displacement, but rather had a stronger effect on the inclination of the wall.

강재 조립 기둥의 좌굴 거동에 대한 매개변수 해석

김진용(Kim Jinyong),김성보(Kim Sung Bo) 대한토목학회 2011 대한토목학회논문집 A Vol.31 No.2A

이 연구에서는 압축력을 받는 강재 조립 기둥의 좌굴 거동에 대한 매개변수 해석을 수행하였다. 압축력을 받는 조립기둥에서 기둥 전체 길이에 설치되는 H-형강 단면의 주 부재와 H-형강의 상 · 하 플랜지를 연결하는 배튼의 휨 및 전단력에 의한 전단변형효과를 고려한 좌굴하중 식을 제시하였다. 조립기둥의 길이, H-형강 주부재의 간격, 배튼의 개수, 배튼 작용을 하는 상 · 하 덮개판의 설치 여부에 따른 좌굴하중의 변화를 분석하였다. 일반 볼트 및 고장력 볼트가 사용된 조립 기둥의 설계에 사용되는 AISC 설계식이 배튼 및 주 부재의 간격이 큰 조립 기둥에도 활용할 수 있는지에 대한 적용성을 검토하였다. 이 연구에서 제시한 엄밀해 그리고 보요소 및 판요소를 사용한 유한요소해석 그리고 AISC의 설계식에 의한 결과를 비교 · 분석하여 강재 조립기둥의 좌굴거동에 대한 매개변수 해석을 수행하였다. The parameter study of buckling behavior of steel built-up column under compression force is presented in this study. The shear deformation effects due to the bending moment and shear forces are considered for the H-shaped main members along the entire built-up column and batten member connecting double H-shaped main members. The parametric study is performed according to the length of the built-up column, the distance of the H-shaped main members and the number and type of cover plate for battens, respectively. The applicability of AISC design specification of normal and high tension bolted built-up colwnn is investigated. The buckling loads for built-up colwnns are compared with those obtained from the analytic solution developed in this study, AISC specification, and finite element method based on the beam and plate element, respectively.

대퇴골 변형이 동반된 속발성 고관절염에서 근위 조립형 대퇴주대를 이용한 인공 고관절 전치환술

강준순 ( Joon Soon Kang ),문경호 ( Kyong Ho Moon ),김경훈 ( Kyung Hoon Kim ) 대한고관절학회 2006 Hip and Pelvis Vol.18 No.4

목적: 고관절 변형이 동반된 속발성 고 관절염 환자에서 근위 조립형 대퇴주대를 이용하여 인공 고관절 치환술을 시행하고 최소 2년 이상 추시 관찰한 경과를 분석하였다. 대상 및 방법: 2001년 1월부터 2004년 3월까지 무시멘트 근위 조립형 대퇴주대를 이용하여 인공 고관절 치환술을 시행 하고 최소 24개월 이상 추시 관찰이 가능한 42명 45례를 대상으로 임상 및 방사선 결과를 분석하였다. 전례에서 S-ROM 근위 조립형 주대를 사용하였으며 평균 추시 기간은 44개월(24~60개월)이었다. 환자의 평균 연령은 48.5세 (21~65)였으며 여자(65.5%)가 많았다. 수술 전 진단명은 발달성 고관절 이형성증이 26례, LCP 후유증이 13례, 골단 이형성증 2례, 화농성 고관절염 후유증 3례, 선천성 내반고 1례이었다. 결과: 최종 추시에서 Harris 고관절 점수는 술전 평균 52.2점(32~72)에서 85.5점(57~99)으로 향상되었다. 모든 예에서 대퇴 스템의 안정된 소견을 보였으며, 골성 고정이 37례, 섬유성 고정이 8례 있었다. 대퇴 주대 주변의 골용해 소견이나 2 mm 이상의 진행성 방사선 투과 음영선은 관찰되지 않았다. 합병증으로 탈구가 2례, 주대 주변부 골절 1례, 감염성 비구컵 이완 1례, 좌골 신경마비가 1례가 있었다. 전체적으로 최종 추시상 41례(91.9%)에서 양호 이상의 임상 결과를 나타내었다. 결론: 고관절 변형이 있는 속발성 고관절염 환자에서 대퇴골 근위 및 원위 고정이 가능한 근위 조립형 대퇴 주대를 이용한 인공 고관절 치환술을 시행하여 만족스러운 추시 결과를 얻었다. Purpose: The purpose of this study was to evaluate the clinical and radiological results of total hip arthroplasty using a proximal modular femoral stem in patients who had secondary coxarthrosis associated with a deformed femur. Materials and Methods: Forty-two patients (45 hips) with secondary coxarthrosis were evaluated after primary total hip arthroplasty using an S-ROM proximal modular femoral stem, between January 2001 and March 2004. The average follow-up was 44 months (range, 24 to 60 months). The mean age of the patients was 48.5 years old and there was a predominance of female patients (65.5%). The preoperative diagnoses included 26 cases of developmental dysplasia of the hip, 13 cases of sequalae of LCP, 2 cases of epiphyseal dysplasia, 3 cases of sequalae of pyogenic arthritis, and 1 case of congenital coxa vara. Results: The average Harris hip score improved from 52.2 points to 85.5 points. All the femoral stems demosntrated stable fixation, which included 37 cases by bony ingrowth and 8 cases by stable fibrous ingrowth. Neither osteolysis nor progressive radiolucent lines around the femoral stems were found at the latest follow-up. Postoperative complications included: 2 cases of hip dislocations, 1 case of periprosthetic fracture, 1 case of infected cup loosening, and 1 case of sciatic nerve palsy. Overall, forty-one hips (91.9%) exhibited excellent or good clinical results at the most recent follow-up. Conclusion: For advanced secondary coxarthrosis, total hip arthroplasty with use of a proximal modular femoral stem yielded good mid-term results based on clinical and radiological criteria.

볼트의 변형을 고려한 강재 조립 합성보의 휨거동

김성보,김훈겸,정경환,한만엽,김문영,Kim, Sung-Bo,Kim, Hun-Kyom,Jung, Kyoung-Hwan,Han, Man-Yop,Kim, Moon-Young 한국전산구조공학회 2008 한국전산구조공학회논문집 Vol.21 No.1

본 연구에서는 볼트의 변형을 고려한 강재 조립 합성보의 휨거동에 대한 해석기법 및 결과가 제시되었다. 볼트의 변형, 합성효과 및 접촉면의 마찰이 합성보의 휨거동에 끼치는 영향을 파악하였다. 볼트의 변형이 합성보의 휨거동에 끼치는 영향을 고려하기 위하여, 구조해석 프로그램인 ABAQUS의 Nonlinear Spring요소를 사용하였으며 볼트의 변형을 고려하지 않은 결과와 비교하였다. 유한요소 모델에 의해서 처짐, 휨응력, 전단응력이 계산되었으며 이런 결과는 완전 비합성보, 부분 합성보 및 완전 합성보의 해석 값과 비교되었다. 해석결과 합성보의 거동은 강재의 마찰보다 볼트의 갯수로 표현되는 합성률에 크게 영향을 받았다. 특히 합성률이 50%이상이 되면 볼트의 변형을 고려한 합성보의 휨거동은 완전합성보와 유사하게 나타났다. The analysis and results of flexural behavior for steel composite beam with built-up cross-section considering bolt deformation are presented in this paper. The bolt deformation and the restrict effect due to bolt-connection and friction are considered to investigate the flexural behavior of steel composite beam. Nonlinear spring element in ABAQUS is used to consider bolt deformation, also the results are compared with those in case bolt deformations are ignored. The displacement, bending stresses and shear stresses are calculated by F.E. model, and these results are compared with the analytical value of no interaction beam, partial interaction beam and full interaction beam. As a result of analysis, the behavior of composite beam is more dependant on the composite rate than the friction of the steel. When the composite rate is more than 50%, the behavior of composite beam considering the effects of bolt deformation is similar to that of fully composite beam.

시료 입자 크기와 시험 장치가 조립 재료의 거동 특성에 미치는 영향

서민우(Seo Min Woo),하익수(Ha Ik Soo),김범주(Kim Bum Joo) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 C Vol.27 No.6

본 연구에서는 원입도와 상사입도 사이에 존재하는 조립재료의 강도 및 변형특성 차이를 파악하고자, 2종류의 조립재료에 축소비를 달리하여 상사입도를 구성한 후, 이들에 대하여 각각 크기별 3종류의 대형, 중형 및 소형 삼축압축시험을 수행하였다. 각 시험에서 시료의 최대입경과 공시체 직경의 비율은 약 1/6이 되도록 조성하였으며, 공시체 크기 이외의 다른 시험 조건들은 동일하게 유지하였다. 시험결과 입자크기의 차이는 전단강도보다는 탄성계수와 부피변형계수와 같은 변형특성에 더 크게 영향을 미침을 확인하였다. 본 연구의 결과는 축소재료에 대한 시험결과를 이용하여 실제 크기 재료의 전단특성을 파악하고, 이로부터 실제 구조물의 거동을 예측할 때 기초 자료로서 활용될 수 있을 것이다. In order to investigate the strength and deformation characteristics of coarse materials in different sizes, three types of triaxial tests (i.e., large, medium, and small size triaxial tests) were performed on two coarse granular materials. For each test, a sample was prepared to have the ratio of the maximum particle size to the specimen diameter approximately one-sixth. Except the sizes of the sample, all the samples were tested in the same conditions. The test results indicated that the difference in particle sizes affects largely the behavior charateristics like volumetric behavior rather than the shear strength. The results of this study may be helpful in predicting the behavior of an original material from the test results for small scale material.

블록조립 정도평가 시스템 개발에 관한 연구

김헌우(Hyen-Woo Kim),백영수(Young-Su Back),조제형(Je-Hyoung Cho),임장곤(Jang-Gon Im),최학묵(Hak-Mook Choi) 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.3 No.2

현재 조선산업은 선박의 대형화 추세에 맞추어 선체블록 규모가 대형화되고 있다. 따라서 대형 선체블록제작을 위한 블록전문업체가 증가하고 있으며, 그에 따른 블록조립 및 정도계측기술 개발이 절실히 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 그간 수행해온 블록계측과 관련된 각종 데이터베이스를 구축하고, 시스템 기능구현에 핵심 기술인 소프트웨어 개발 기법, 정보 가시화 기법을 제시하고 이를 이용한 인터페이스를 개발하여 본 시스템의 구성요소를 유기적으로 연결하여 사용하는 과정을 시연함으로써 블록조립 정도평가 시스템의 유용성과 기능을 검증하였다.

리브의 길이에 따른 조립형 CFT 기둥의 변형능력 평가

김종규 ( Kim Jong-gyoo ),손동희 ( Son Dong-hee ),배백일 ( Bae Baek-il ),최창식 ( Choi Chang-sik ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.2

CFT 구조는 강재와 콘크리트의 합성구조로써 콘크리트로 인하여 강재의 국부좌굴을 지연시키고 콘크리트가 응력을 받아 방사 방향으로 변형이 일어날 때 강재가 콘크리트를 구속하여 구조적 성능을 향상시키는 특성을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 CFT 각형강관 단면을 개선하여 강재와 콘크리트 사이의 응력전달을 증가시키고 강재를 용접하지 않고 조립을 하여 시공성, 경제성을 향상시키고자 하였다. 실험결과 리브를 부착한 조립형 CFT기둥과 용접한 CFT기둥의 최대강도가 비슷하게 나타났으며 리브의 길이가 길수록 강도가 증가하였다.

용접변형을 고려한 효율적 공차해석 기법 개발

임현준,이동열,이재열,권기억,신종계,Yim Hyunjune,Lee Dongyul,Lee Jaeyeol,Kwon Ki Eak,Shin Jong-Gye 대한기계학회 2005 大韓機械學會論文集A Vol.29 No.10

A general and efficient methodology has been developed to analyze dimensional variations of an assembly, taking into account of weld distortion. Weld distortion is generally probabilistic because of the random nature of welding parameters such as the welding speed, maximum welding temperature, ambient temperature, etc. The methodology is illustrated through a very simple example of two perpendicular plates fillet-welded to each other. Two steps comprise the methodology: establishment of a weld-distortion database, and tolerance analysis using the database. To establish the database, thermo-elasto-plastic finite element analyses are conducted to compute the weld distortion for all combinations of discrete values of major welding parameters. In the second step of tolerance analysis, the weld distortion retrieved from the database is used in addition to the dimensional tolerances of the parts. As a result of such an analysis, sensitivities of the assembly's dimensional variations to the part tolerances and weld distortion are obtained, which can be help improve the dimensional quality of the assembly.

DIP 기법을 이용한 조립토의 전단영역 크기 분석

민덕기,김치영 한국지반공학회 2006 한국지반공학회논문집 Vol.22 No.8

This study investigated the effect of relative density on the thickness of shear zone. Digital image processing was used to measure the thickness of shear zone under plane strain conditions. A suitable epoxy resin was injected into the sample and the thickness of the shear zone was investigated. Four independent condition samples were prepared and the thickness of the shear zone was measured. The results indicated that the thickness of shear zone increases as the initial density of sample increases, and during the shear, the void ratios of the shear zone were changed, but the thickness of shear zone was not changed. In addition, the result of measurement of the thickness showed that the thickness of shear zone was almost fixed before critical state, but beyond critical state, the thickness of shear zone sharply increases as relative density increases.