고강도 극후판 EH36-TMCP강 EGW용접부의 역학적 거동 및 파괴인성 $K_{IC}$에 관한 해석

Analysis of Mechanical Behavior and Fracture Toughness $K_{IC}$ on EGW Welded Joints for High Strength EH36-TMCP Ultra Thick Plate

  • 방희선 (조선대학교 선박해양공학과) ;
  • 방한서 (조선대학교 선박해양공학과) ;
  • 주성민 (포항산업과학연구원 용접센터)
  • 투고 : 2009.09.22
  • 심사 : 2009.11.26
  • 발행 : 2009.12.30

초록

본 연구에서는 EGW공정 적용에 따른 고강도 극후판 EH36-TMCP강 용접부의 역학적 거동 및 파괴인성 $K_{IC}$ 특성을 고찰하기 위해 먼저 자체 개발한 열분포, 열탄소성 프로그램을 이용한 유한요소해석을 통하여 용접부의 역학적 거동(용접잔류응력, 소성변형율 등의 크기, 분포, 발생기구)을 규명하였다. 그리고 이때 얻어진 잔류응력을 초기응력으로 하여 상용프로그램 ANSYS에서 노치가공으로 인한 응력 재분포 특성 및 잔류응력과 외력의 복합하중에 대한 파괴인성 KIC를 계산하였다. 균열이 존재하는 EGW용접부의 파괴기준$K_{IC}$를 살펴보면, 중첩된 경우가 순수 외부하중(굽힘하중)만 작용하는 경우 보다 파괴 인성치가 다소 감소하는 경향을 보였다. a/W가 작을 경우 중첩의 경우가 순수 외부하중(굽힘하중)만의 경우보다 파괴인성치 차이가 크나, a/W가 증가함에 따라 그 차이가 점차 없어지는 것으로 나타났다.

This work intends to establish the reliability and fracture toughness $K_{IC}$ criterion of welded joints by EGW for high strength EH36-TMCP ultra thick plate. For this, firstly thermo elasto-plastic analysis has been carried out on two pass X-groove butt joint model to clarify the thermal and mechanical behaviour(residual stress, plastic strain, magnitude of stress and their distribution and production mechanism). Moreover, to establish fracture criterion, analysis of fracture toughness $K_{IC}$ has been performed under the notch machined and residual stress with the load condition on EGW welded joints. A quantitative fracture criterion for EGW welded joints is suggested by using $K_{IC}$.

키워드

참고문헌

  1. 배원호 (2004) 혼합모드 균열의 응력확대계수 해석과 정도 개선에 대한 고찰 Mindlin 평판유한요소의 개선, 한국산업응력학회논문집, 7(4), pp.355-361
  2. Bang, H.S. (1992) Study on The Mechanical Behaviour of Welded Part in Thick Plate by Three-Dimensional Thermal Elasto-Plastic Analysis Based on Finite Element Method, Journal of the Korean Welding Society, 10(2), pp.37-43
  3. Bang, H.S., Kim, Y.C. (1991) Analysis on the Three-Dimensional Unstationary Heat Conduction on the Welding of Thick Plates by F.E.M., Journal of the Korean Welding Society, 9(4), pp.37-43
  4. Kulkarni, D.M., Kumar, A.N. (2002) Experimental and Finite Element Analysis of Fracture Criterion in General Yielding Fracture Mechanics, Journal of Sadhana, 27(6), pp.631-642 https://doi.org/10.1007/BF02703355
  5. Lee, D.J., Kim, G.G. (2008) A Predictive Method for transverse Residual Stress Distribution at a Thick EH40 Weldment, Proceedings of the Eighteenth International Offshore and Polar Engineering Conference, pp.312-316