A Study on Fatigue Design of STS301L Fillet Welded Joint

Stainless steel sheets are widely used as structural materials for the manufacture of railroad cars and commercial vehicles. These kinds structures used stainless steel sheets are commonly fabricated by using the gas welding. For the fatigue design of gas welded joints such as fillet joints and plug joints, it is necessary to obtain information on the stress distribution at the weldment and the fatigue strength of the gas welded joints. Moreover the influence of the geometrical parameters corresponding to the gas welded joints on the stress distribution and fatigue strength must be evaluated. ${\Delta}P-N_f$ curves were obtained from the data recorded in fatigue tests. Using these results, the ${\Delta}P-N_f$ curves were rearranged according the relation between $\Delta\sigma-N_f$ and the maximum stress at the edge of the fillet welded joint.

STS 301L 필렛 용접이음재의 피로설계에 관한 연구

용접부는 일반적으로 잘 알려져 있는 바와 같이, 외력에 의한 응력 집중원(stress concentration source)이 되는 것은 물론 용접과정에서의 입열(heat input)로 인한 성분과 조직의 변화에 의해 반복하중에 대한 피로강도(fatigue strength)가 모재의 그것에 비해 훨씬 떨어져서 피로균열(fatigue crack)의 발단이 되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 실제로 철도차량에 적용되는 가스용접 이음재 가운데 대표적인 형상시편들을 재질별로 피로실험을 수행하여 피로하중범위-피로수명(${\Delta}P-N_f$) 관계를 도출하여 비교 평가하였다. 또한, 수치 해석적 유한요소법을 이용하여 용접이음재의 응력분포를 해석한 후, 용접이음부에 발생하는 최대주응력으로 (${\Delta}P-N_f$) 관계를 $\Delta\sigma-N_f$ 관계로 재정리하였다. 이상의 결과들을 바탕으로, 가스용접이 적용된 철도차량 차체의 경제적이고 합리적인 피로설계를 위한 기초정보로 사용하고자 하였다.