This study verified the relationship between fracture mechanics parameters(ΔK, ΔK$\sub$eff/, K$\sub$max/) and X-ray parameters (${\alpha}$$\sub$r/, B) for SG365 steel at elevated temperature up to 300$^{\circ}C$. The fatigue crack propagation test were carried out and X-ray diffraction technique according to crack length direction was applied to fatigue fractured surface. The residual stress on the fracture surface was found to increase low ΔK region, reach to a maximum value at a certain value of K$\sub$max/ or ΔK and then decrease. Residual stress were independent on stress ratio by arrangement of ΔK and half value breadth were independent by the arrangement of K$\sub$max/. The equation of ${\alpha}$$\sub$r/ - ΔK was established by the experimental data. Therefore, tincture mechanics parameters could be estimated by the measurement of X-ray parameters.
This study verified the relationship between fracture mechanics parameters$({\Delta}K,\;{\Delta}K_{eff},\;K_{max})$ and X-ray parameters $(\sigma_r,\;B)$ for SG365 steel at elevated temperature up to $300^{\circ}C$. The fatigue crack propagation test were carried out and X-ray diffraction technique according to crack length direction was applied to fatigue fractured surface. The residual stress on the fracture surface was found to increase low ${\Delta}K$ region, reach to a maximum value at a certain value of $K_{max}\;or\;{\Delta}K$ and then decrease. Residual stress were independent on stress ratio by arrangement of ${\Delta}K$ and half value breadth were independent by the arrangement of $K_{max}$. The equation of $\sigma_r-{\Delta}K$ was established by the experimental data. Therefore, fracture mechanics parameters could be estimated by the measurement of X-ray parameters.
본 연구의 목적은 Al6061 의 T6 열처리 시 발생되는 잔류응력의 변화를 예측하는 것이다. Al6061-T6 의 일반적인 열처리 조건인 용체화처리($530^{\circ}C$, 2hr)와 인공시효($175^{\circ}C$, 9hr)에서 인공시효 시간에 따라 잔류응력 변화를 고려하였다. 잔류응력 예측은 열처리 실험을 수행하여 대류 열전달계수를 확보하고, 탄소성 모델로 가정한 유한요소해석을 적용하였다. 또한 인공시효와 같이 재료가 고온에서 장시간 유지되는 경우의 Zener-Wert-Avrami 함수를 적용하여 잔류응력 변화를 확인하였다. 잔류응력의 측정은 X 선 회절법으로 측정하고 측정결과는 예측된 유한요소해석 결과와 비교하여 해석의 신뢰성을 확보하고 해석기법을 확립하였다.
잔류응력은 공학적 구조물에 결함을 야기하는 유해한 응력이므로 산업현장에서는 이를 측정하기 위한 많은 관심을 가지고 있다. 현재 잔류응력 측정은 일반적인 방법을 사용하고 있지만 이러한 방법들은 어느정도 문제점을 내포하고 있다. 그러므로 레이저 스페클 간섭법에 유한요소법과 점 가열법을 혼합하여 산업 현장에 유해한 잔류응력을 측정할 수 있는 새로운 기법을 개발하였다. 이 기법에서 사용된 레이저 스페클 간섭계는 측정 시편의 응력이 풀릴 때의 면내 변형을 측정하기 위해서 사용되어 졌으며, 유한요소법은 응력 풀림을 위한 가열부의 온도와 그 밖의 변수들을 결정하기 위해서 사용되어 졌다. 잔류응력은 측정하고자 하는 부위의 가열 냉각에 의한 변형률에 의해 결정되어지며, 이에 대한 간단한 모델링을 제시하였다. 또한 본 실험은 변형의 3차원 정량화를 수행하기 위해서 레이저 스페클 간섭계의 전자 광학적 기법 중의 하나인 위상이동법을 이용하여 수행되어졌다.
말뚝을 설계함에 있어 극한지지력을 산정하는 것만으로는 말뚝의 장기 거동에 있어서의 하중분포를 고려할 수 없으므로 재하시험시 변형률계나 응력계를 사용하여 말뚝의 하중 재하에 따른 주면저항(the shaft resistance)의 분포를 측정하고 있다. 그러나 대부분의 재하시험시 하중이 '0'일 때를 'zero time'으로 하여 계측기의 값을 읽는 'zero reading'을 가정함으로써 현장타설말뚝이나 항타말뚝의 시공시 발생된 잔류응력(the residual stress 또는 the residual load)을 무시하고 있다. 이러한 'zero reading'의 가정은 말뚝 시공시 발생하는 말뚝 하방향으로의 부주면마찰력인 잔류응력을 고려하지 않으므로 실제 말뚝주면의 하중분포와는 다른 결과를 보이게 된다. 본 연구에서는 현장에 시험시공된 현장타설말뚝에 대하여 정재하시험을 수행하였고, 말뚝 주면의 하중분포 측정시 변형률계를 사용하여 콘크리트 타설 직후부터 계측을 실시함으로써 말뚝 시공에 따른 잔류응력을 측정하였다. 그 결과, 잔류응력이 고려된 경우는 초기에 부의 응력상태를 보이나 하중이 재하됨에 따라 부주면마찰력이 극복되면서 양의 주면마찰력으로 전환됨을 알 수 있었으나, 'zero reading'의 경우는 양의 주면마찰력 만을 보였다.
The restraint force is required an accurate measurement and analysis to protect weldment from residual stress. Also, this residual stress caused by clacks in weldments are often observed in the weldments of large size nozzles or radial tanks after welding. This paper is preformed on the study of evaluation of welding restraint forces using load cell with STS thin plate which are using pressure vessel steel in the industry field. As a result of this study, as the welding currents are higher and the welding speeds are more slowly, the magnitude of restraint force in process of the flat plate welding hows to be more large. Also, the temperature in process of melting is increasingly rising, then the restraint forces exhibit the compressive forces, whereas the restraint forces during cooling represent extensional force.
The restraint force is required for the accurate measurement and analysis to protect weldment from residual stress. Also, this residual stress caused by cracks in weldments is often observed in the weldments of large size nozzles or radial tanks after welding. This paper is preformed to evaluate the welding restraint forces using load cell with STS304 thin plate which is used as the pressure vessel steel in the industry field. As a result, as the welding currents are higher and the welding speeds are more slowly, the magnitude of restraint force in process of the flat plate welding shows to be more large.
This paper reports the results of an experimental examination using X-rays to test annealing materials for lapped bearing steel (STB2), to confirm the validity of the weighted averaging analysis method. The distribution behavior for the α𝜓-sin2𝜓 diagram and the presence or absence of differences in the peak method, half-value breadth method, and centroid method were investigated. When lapping the annealed bearing steel (STB2) material, a residual stress state with a non-directional steep gradient appeared in the surface layer, and it was found that the weighted averaging analysis method was effective. If there is a steep stress gradient, the sin2𝜓 diagram is curved and the diffraction intensity distribution curve becomes asymmetric, resulting in a difference between the peak method, half-value breadth method, and centroid method. This phenomenon was evident when the stress gradient was more than 2~3 kg/mm2/㎛. In this case, if the position of the diffraction line is determined using the centroid method and the weighted averaging analysis method is applied, the stress value on the surface and the stress gradient under the surface can be obtained more accurately. When the stress gradient becomes a problem, since the curvature of the sin2𝜓 diagram appears clearly in the region of sin2𝜓 > 0.5, it is necessary to increase the inclination angle 𝜓 as much as possible. In the case of a lapping layer, a more accurate value can be obtained by considering 𝜎3 in the weighted averaging analysis method. In an isotropic biaxial residual stress state, the presence or absence of 𝜎3 can be determined as the presence or absence of strain for sin2𝜓≈0.4.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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