An Effect of TIG Dressing on Fatigue Characteristics of Non Load-Carrying Fillet Welded Joints

TIG처리에 따른 하중비전달형 필렛용접부의 피로특성

In this study, the 4-point bending test has been performed in order to estimate the effect of TIG-dressing on fatigue strength and fatigue characteristics quantitatively for non load-carrying fillet welded joints subjected to pure bending. As a result of fatigue tests, fatigue strength of as-welded specimens has been satisfied the grade of fatigue strength prescribed in specifications of domestics and AASHTO & JSSC, and fatigue strength at $2{\times}106cycles$ of TIG-dressing specimens has been increased compared with as-welded specimens. As the result of beachmark tests, fatigue cracks have been occurred at several points, where the radius of curvature and flank angle in the weld bead toes are low, and grown as semi-elliptical cracks, then approached to fracture. As a result of finite element analysis, stress concentration factor in weld bead toes has been closely related to the flank angel and radius of curvature, and between these, the radius of curvature has more largely affected in stress concentration factor than flank angle. As a result of fracture mechanics approaches, the crack correction factor of test specimens has been largely affected on stress gradient correction factor in case a/t is below 0.4. From the relations between stress intensity factor range estimated from FEM analysis and fatigue crack growth rate, fatigue life has been correctly calculated.

이 연구에서는 하중비전달형 필렛용접부를 대상으로 순수휨상태에서 TIG 처리에 따른 피로강도 향상정도 및 피로특성을 정량적으로 평가하기 위해서 4점 휨실험을 실시하였다. 피로실험결과 용접후처리를 실시하지 않은 시험체는 국내 외에서 규정하는 피로강도등급을 만족하고 있고 TIG 처리한 시험체는 용접후처리를 실시하지 않은 시험체보다 $2{\times}106$회 피로강도가 상회하는 것을 알 수 있었다. 또한 비치마크실험결과 피로균열은 용접지단부의 비드접선각도 및 곡률반경이 최소로 되는 점에서 다발적으로 발생하며, 반타원형 균열로 성장, 합체되어 파단에 이르는 것을 확인할 수 있었다. 한편 유한요소해석결과 용접지단부의 응력집중계수는 용접지단부의 비드접선각도 및 곡률반경과 밀접한 관계가 있으며, 이 중에서 곡률반경이 용접지단부의 응력집중계수에 보다 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 한편 파괴역학적 해석결과 a/t가 0.4 이하인 경우에 기하학적형상보정계수가 균열보정계수에 가장 지배적인 영향을 미치는 인자임을 알 수 있었다. 또한 유한요소해석결과로부터 산정한 응력확대계수범위와 피로균열성장속도의 관계식으로부터 피로수명을 비교적 정확하게 산정할 수 있었다.