• International Journal of Korean Welding Society
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• 제2권1호
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• pp.15-20
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• 2002

This paper describes the weldability and mechanical behavior of JIS S45C medium carbon steel (corresponding to KS SM45C and SAE 1045) for machine structures in CW Nd:YAG laser welding. In general, medium carbon steels have a limited application to the industrial fields in spite of good mechanical characteristics. This is due to welding difficulty because of the high carbon contents and impurities in this material. Therefore, in this study the laser weldability of medium carbon steel with adjusted contents of S and P has been investigated in order to extend the application to medium carbon steels. Several experiments and numerical simulations have been conducted to determine the characteristics of mechanical behavior in CW Nd:YAC laser welds. The results of the simulations concur with the experiment results. From the result of this study, the application possibility of CW Nd:YAG laser welding to medium carbon steel has been confirmed. Also, the appropriateness of mechanical behavior simulation has been verified to analyze and predict the welding phenomena.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.365-374
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• 2004

강구조물에 있어서 여러 가지 환경요인에 의해 균열 및 부식 등의 문제가 발생되고 있다. 이는 구조물의 내구성을 저하시키는 요인이 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 용접 보수${\cdot}$보강방법을 사용할 수 있다. 이러한 보수용접은 전단 및 용접과 같은 입열 과정을 필연적으로 수반하고 있다. 따라서 이러한 입열과정에 있어서 발생되는 잔류응력 및 변형의 예측${\cdot}$제어${\cdot}$방지는 구조물의 안전이라는 측면에서 볼 때 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 및 3차원 유한요소 해석을 수행하여 가스전단 및 아크용접에 의해 얻어진 절단 및 용접 잔류응력과 변형을 구하였으며, 2차원 및 3차원 해석기법에 따른 그 값의 정도를 명확히 하였다. 해석기법에 따라 2차원 및 3차원 해석을 수행하여 얻은 절단 및 용접 잔류응련의 분포 및 그 절대치는 유사한 값을 나타내었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.82-89
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• 2002

선상가열에 의한 판 변형 예측은 고유변형도법에 의해 효율적으로 예측할 수 있다. 종래의 용접에서의 고유변형도 결정 방법은 용접 실험을 통하여 온도분포와 강의 상변태 영역(Ac3)을 시편을 절단하여 계측하고 이를 고유변형도 영역으로 간주하는 것이었다. 선상가열의 현상은 용접과 유사하므로, 용접과 같은 조건 하에서 얻어진 결과를 그대로 선상가열 해석에 이용하여 왔으나 이 결과는 가열 패턴이나 판 두께에 제한을 가지고 있다. 또한 현장에서는 선상가열 후 수냉 처리하는데 그 과정에서 강이 원래의 상으로 돌아가지 않고 마르텐사이트가 되면서 전단 소성 변화를 일으킨다는 점에 착안하여, 본 연구에서는 종래에 시편의 온도계측과 상변태 영역을 직접 계측하는 파괴검사법을 FEM을 이용한 이론해석으로 대체하였다. 즉 임의의 적절한 열속 모델에 대한 온도 분포를 얻고, 조직변화에 따라 추가적으로 발생하는 소성 영역을 고려하기 위하여 공석 온도 영역까지 포함시켜 온도계측과 파괴실험 없이 순수한 이론만으로 고유변형도 영역을 결정하는 새로운 방법을 제안하였다. 이 방법으로 결정한 영역을 이용하여 판의 변형을 예측하고 실험 결과와 비교하여 잘 일치함으로써 본 논문에서 제안한 방법의 유효성을 입증하였다.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.301-301
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• 2003

In current study, Nanocomposites are reinforced with carbon nanofiber, carbon nanotube and SiC, etc. Since the nano reinforcements have the excellent mechanical, thermal and electrical properties compared with that of existing composites, it has lately attracted considerable attention in the various areas. Cu have been widely used as signal transmission materials for electrical electronic components owing to its high electrical conductivity. However, it's size have been limited to small ones due to its poor mechanical properties. Until now, strengthening of the copper alloy was obtained either by the solid solution and precipitation hardening by adding alloy elements or the work hardening by deformation process. Adding the alloy elements lead to reduction of electrical conductivity. In this aspect, if carbon nanofiber is used as reinforcement which have outstanding mechanical strength and electric conductivity, it is possible to develope Cu matrix nanocomposite having almost no loss of electric conductivity. It is expected to be innovative in electric conducting material market. The unidirectional alignment of carbon nanofiber is the most challenging task developing the cooer matrix composites of high strength and electric conductivity. In this study, the unidirectional alignment of carbon nanofibers which is used reinforced material are controlled by drawing process and align mechanism as well as optimized drawing process parameter are verified via numerical analysis. The materials used in this study were pure copper and the nanofibers of 150nm in diameter and of 10∼20$\mu\textrm{m}$ in length. The materials have been tested and the tensile strength was 75MPa with the elongation of 44% for the copper. it is assumed that carbon nanofiber behave like porous elasto-plastic materials. Compaction test was conducted to obtain constitutive properties of carbon nanofiber Optimal parameter for drawing process was obtained by analytical and numerical analysis considering the various drawing angles, reduction areas, friction coefficient, etc. The lower drawing angles and lower reduction areas provides the less rupture of co tube is noticed during the drawing process and the better alignment of carbon nanofiber is obtained.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.241-250
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• 2003

본 연구는 동종강재 및 이종강재 용접시 발생하는 잔류응력 특징을 파악하기 위해서 유한 요소법을 이용한 3차원 탄소성해석을 수행하였다. 결과에 의하면, 동종강재 맞대기용접시 용접부의 잔류응력은 고강도강재의 인장강도가 클수록(POSTEN60

• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.81-88
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• 2002

용접구조물의 루트부는 외력에 의한 응력 집중에 의해 파손되기 쉽다. 따라서 구조물의 안전성 및 신뢰성 측면에서 홈 가공한 그루브 용접에 의한 완전용입 용접이 일반적으로 요구되어진다. 하지만 필릿 T-이음부 용접은 루트부의 갭과 같은 불완전 용입부를 만들어내기 쉬움에도 불구하고 홈 가공 시간 및 용접봉 소모량을 줄이기 위해 이러한 필릿용접이 자주 행해지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 필릿 용접구조물의 플래이트(또는 플랜지)와 웨브 부분에 발생하는 용접잔류 응력과, 특히 불완전 용입에 의한 루트부 갭을 갖는 양면 T-이음부의 노치부분에 발생하는 잔류응력 분포를 해석하고자 하였다. 해석을 위해서 서브머지드 아-크 용접에 의한 단층 및 다층패스용접 모델을 선정하였으며, 열전도 및 열탄소성 이론을 고려한 유한요소 프로그램을 사용하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권6호
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• pp.821-830
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• 2010

Deck plates and hatch coming of large container carrier and offshore structures are joined by ultra-thick plates whose thickness is more than 60mm. Traditionally FCAW has been used to join the thick plates in butt joint. However, FCAW has been replaced with EGW since the welding efficiency of EGW is higher than that of FCAW. Tandem EGW using two electrodes has been applied to vertical position welding by several shipyards. EGW requires one or two layers of bead whereas FCAW requires more than 20 layers of weld bead in thick welding. However, high welding residual stresses are generated by EGW since it uses higher heat input than FCAW. In the present study, a finite element model is suggested to predict the residual stresses induced by the tandem EGW. Butt specimen of EH40 TMCP shipbuilding steel plates vertical welding was modeled by a three-dimensional model. Residual stresses were measured by X-ray diffraction method and to verify the numerical result. The results show a good agreement with experimental result.

• 한국추진공학회지
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• 제2권1호
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• pp.31-40
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• 1998

고강도 알루미늄 대형 링롤재의 급냉 및 요소제거 후 발생하는 잔류응력을 2차원 및 3차원 유한요소 해석하였고, 3단계 절단법에 의해 측정된 변형율과 ABAQUS의 요소제거 기능을 이용한 해석값을 직접 비교하였다. 급냉후 잔류응력 해석결과는 2단 과시효후 측정값과 비슷한 경향을 보였으나 그 절대값의 차이가 크게 나타났다. 이는 링 시편의 높이가 작아 측정값이 부정확하였기 때문이며, 링의 높이를 증가시켜 높이방향으로 균일한 응력분포를 갖도록 하면 그 차이가 감소될 것으로 판단된다. 잔류응력을 측정하는 3단계 절단 과정을 모사한 3차원 해석결과와 측정된 변형율을 직접 비교함으로써 실험과 해석의 정확성을 향상시킬 수 있도록 하였다. 이로부터 잔류응력이 내재하고 형상이 복잡한 대형 알루미늄 구조물의 기계가 공에 의한 변형을 정확히 예측할 수 있는 기반을 마련하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.99-107
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• 2001

어선 제작시 어선의 고속화 및 어로작업 등에 의한 내구성을 향상시키기 위해 선각재질이 가볍고, 강도, 화재 및 해수의 부식 등에 뛰어난 재료의 사용이 요구되어지고 있다. 이러한 어선으로서는 크게 FRP어선과 Al어선으로 대별할 수 있다. 그러나 FRP어선은 가볍고 강도는 우수하나 인화성이 높아서 열에 매우 약하고 선박 제작 과정에 있어 인체에 해로운 유해성분이 발생할 뿐만 아니라, 폐선의 경우 산업폐기물로써 환경 오염에 큰 영향을 미치고 있다. 그런 반면에, Al어선은 FRP어선의 단점을 보완할 수 있는 재료로써, 고강도 및 경량화의 효과를 낼 수 있고, FRP어선보다 인화성이 낮아서 열에 강하고, 내구성이 높아 해수의 부식방지에 뛰어나므로 Al 어선의 개발이 시급한 실정이다. 그러나, 알루미늄 합금은 용접성이 좋지 않고 용접변형 및 균열이 발생하고, 건조 비용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 Al 합금 접합시의 문제점 해결방안으로 용접이음부의 새로운 형상을 개발하고 개발한 신형상에 대한 역학적 거동을 규명하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 평판 이론을 이용하여 구조부재를 단순화하여 평판, 보강판, 신형상에 대하여 해석함으로써 강도를 비교 검토하고, 이러한 결과를 토대로 자체 개발된 용접열전도 및 용접열응력 수치해석 프로그램을 사용하여 평판과 신형상의 온도분포, 용접잔류응력, 인장, 압축시의 강도를 수치시뮬레이션을 통하여 비교, 검토하였다. 또한, 인장 시험편을 제작하여 실험을 통하여 강도를 비교함으로써 신형상에 대한 적용 가능성 및 역학적 우수성을 입증하고자 하였다.