As it has been well appreciated, the weld-induced deformation control is one of the most important issues from view point of efficiency in ship production. The weld-induced deformation is more serious in the case of thin plate block than in the case of relatively thick plate block, since, for example, heat affect zone of thin plates is wider than that of thick plates for the same heat input. Among weld-induced deformation, buckling deformation due to shrinkage and residual stress in weld line direction is one of the most serious deformation type. This paper is concerned with the controling the buckling deformation of thin plate fillet weld by applying the tensioning method. Weld experiments have been carried out for specimens with varying the magnitude and direction of tension load. The results are graphically represented to show the effect of tensioning method upon reducing the weld-induced deformation. From the present findings, its has been seen that tensioning method is one of the useful ways to control the weld-induced deformation of fillet weld of thin plates.
As it has been well appreciated from the viewpoint of efficiency, The weld-induced deformation control is one of the most important issues in marine structure production. In the case of thin plate block, weld-induced deformation is more serious than in the case of relatively thick plate block. The heat affect zone of thin plates is wider than that of thick plates with the same heat input. Among weld-induced deformations, the buckling deformation by the shrinkage and residual stress in the weld line direction is one of the most serious deformation types. This paper is concerned with controlling buckling deformations for the thin plate fillet welds, by using the tensioning method. A numerical analysis was carried out to illustrate several dominant buckling modes due to compressive residual stress in the fillet weldsof thin plates. Then, weld tests were carried out for 20 specimens with varying plate thickness, and with different magnitudes and directions for the tension load. The results graphically represented to shaw the effect of the tensioning method in reducing the weld-induced deformation. From the present findings, it was seen that the tensioning method is a useful way to control weld-induced deformations in the fillet welds of thin plates.
Welded connections have been designed on basis of allowable stresses, wherein the response to loading is assumed to be totally elastic. This is the vector analysis method, which resolves the stresses determined from the direct stress formula and the torsion formula into a vector combination to obtain a solution. It has been known that this method gives conservative answers and typically a very high factor of safety. An analytical method based on the Instantaneous Center of Rotation has been developed which predicts the ultimate strength of an eccentically loaded fillet welded connection. The method of Instantaneous Center of Rotation results in weld resistance capacities greater than the vector analysis method, by recognizing the variation in fillet weld strength with respect to the direction of the applied loading and actual load-deformation response of elemental fillet welds. The procedure of numerical analysis is iterative and complex. The relations between vector analysis method and the method of Instantaneous Center of Rotation on eccentrical distance subjected to variation of load direction are presented in this paper. Considering of the effects on configuration of weld groups, the method of Instantaneous Center of Rotation are provided a more exact results of the numerical analysis.
오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 내식성, 내구성 및 내화성을 지닌다. 특히, 오스테나이트계 스테인리스강중의 대표인 STS304에 비해 저탄소를 함유하고 있는 STS304L은 현장용접 후 별도의 열처리 없이 높은 내입계부식성능을 지니고 있어 용접후 내입계 부식이 우려되는 부재 접합에 적용할 수 있다. 본 연구에서는 티그(TIG)용접으로 필릿 용접된 STS304L 용접접합부의 용접재(용착금속부) 내력과 파단 메카니즘을 조사하고자 한다. 주요변수인 하중방향에 대한 용접선의 배치에 따라 TFW(하중직각방향 용접), LFW(하중방향용접), FW(하중방향용접과 하중직각방향 용접조합)시리즈의 실험체를 제작하여 인장실험을 실시하였고, 각각 인장파단,전단파단, 블록전단파단(인장파단과 전단파단의 조합)이 발생하였다. 동일 용접길이에 대해 TFW 시리즈의 접합부가 가장 높은 내력을 나타났으며, 현행기준식(KBC2016/AISC2010)과 기존 연구자의 식에 의한 예측내력과 비교한 결과, TFW와 LFW접합부는 과소평가되었고 FW실험체는 과대평가되었다. 실제 파단 위험단면과 블록전단파단 메카니즘을 고려한 내력식을 제안하였다.
최근 고성능 대형 강구조물에 많이 적용되고 있는 TMC 강재에 대해 두께 20m, 60m, 82m의 후판을 6m~16mm의여러 용접치수로 필릿용접하여 겹이음부가 있는 시험체를 제작하고, 인장시험을 통하여 필릿용접부의 강도를 측정하였다. 측정된 필릿용접부의 강도는 모재의 두께, 용접 치수, 용접축에 대한 힘의 작용방향 등을 달리한 모든 경우에 설계기준에서 적용하고 있는 강도 계산식에 의한 공칭강도의 값보다 더 큰 것으로 나타났다. 특히 60mm와 82mm 두께의 모재에 대해 국내도 로교설계기준에서 요구하고 있는 최소 용접치수보다 더 작은 용접치수를 적용한 경우에도 시험체 제작과정에 용접의 어려움이나 용접부의 결함, 균열 등이 발견되지 않았으며, 용접부의 강도도 다른 경우와 거의 동일한 수준인 것으로 나타났다.
The temperature gradient in weldment changes the transit time and distorts the direction of the ultrasound beam to the higher temperature regions due to the lower sound speed in the hotter regions of the weldment. This paper describes a ray-tracing method for calculating the effects of temperature gradients on ultrasonic propagation in fillet arc weldig. In the method, weldment is conceptually devided into a number of layers and the refraction and sound speed at each layer is calculated using the temperature which calculated from analytical solution. Calculating the time and location of echoes arrived from various interfaces around a molten weld pool determines the optimum location of ultrasonic transducers and the correct position of flaws.
An experimental study on the ultimate behaviors of the mild carbon steel (SPHC) fillet-welded connection is presented in this paper. Seven specimens were fabricated by the shielded metal arc welding (SMAW). All specimens failed by typical block shear fracture in the base metal of welded connections not weld metal. Block shear fracture observed in the base metal of welded connection is a combination of single tensile fracture transverse to the loading direction and two shear fractures longitudinal to the loading direction. Test strengths were compared with strength predictions by the current design equations and suggested equations by previous researchers. It is known that current design specifications (AISC2010 and KBC2016) and Oosterhof & Driver's equation underestimated overly the ultimate strength of the welded connection by on average 44%, 31%, respectively and prediction by Topkaya's equation was the closest to the test results. Consequently, modified equation is required to be proposed considering the stress triaxiality effect and material property difference on the block shear strength for base metal fracture in welded connections fabricated with mild carbon steel.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제7권3호
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pp.452-465
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2015
This paper presents the simplified welding distortion analysis method to predict the welding deformation of both plate and stiffener in fillet welds. Currently, the methods based on equivalent thermal strain like Strain as Direct Boundary (SDB) has been widely used due to effective prediction of welding deformation. Regarding the fillet welding, however, those methods cannot represent deformation of both members at once since the temperature degree of freedom is shared at the intersection nodes in both members. In this paper, we propose new approach to simulate deformation of both members. The method can simulate fillet weld deformations by employing composite shell element and using different thermal expansion coefficients according to thickness direction with fixed temperature at intersection nodes. For verification purpose, we compare of result from experiments, 3D thermo elastic plastic analysis, SDB method and proposed method. Compared of experiments results, the proposed method can effectively predict welding deformation for fillet welds.
In this study, fatigue strength of load-carrying cruciform fillet welded joints were evaluated using a new method proposed by Yamada, for geometric or structural stress in welded joint, that is, one-millimeter stress below the surface in the direction corresponding to the expected crack path. Validity of the method is verified by analyzing fatigue test results for load-carrying cruciform welded specimens has different size of weld toe radius, leg length and plate thickness reported in literature. Structural stress concentration factor for 1mm below the surface was calculated by finite element analysis for each specimen respectively. When compared to the basic fatigue resistance curve offered by BS7608, the one-millimeter stress method shows conservative evaluation for load-carrying cruciform fillet welded joints.
용접기술의 발달과 더불어 기계, 교량, 선박 그리고 가스설비 등의 제작공정을 위하여 용접의 이용이 증가하고 있다. 따라서 그들의 용접 구조물 제작을 위하여 높은 생산성과 안전설계를 고려하는 용접 법을 개발하는 것이 요구되고 있다. 본 연구에서는 재료 두께, 용접층수, 하중 방향 그리고 토우부의 노치 반경과 관련하여 완전 용입 십자형 필릿 용접부의 피로강도 및 피로수명의 특성에 대하여 기초적으로 고찰하였다. 대부분의 피로파괴는 십자형 필릿 용접의 토우부에서 발생하였다. 피로강도 및 피로수명은 토우 부의 노치 반경과 플랭크 각에 의한 응력집중의 영향을 받고 있다. 토우부의 금속이 다층 용접에 의하여 어닐링 되고 확산 되었으며 그 결과 침상 페라이트 조직이 형성되어 피로강도와 피로수명을 향상시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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