• 대한기계학회논문집A
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• 제34권4호
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• pp.413-421
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• 2010

본 연구에서는 실제 용접 과정을 모사하는 유한요소 해석을 이용하여 강도 불일치를 가지는 매설 천연가스 배관 용접부의 잔류응력 분포를 계산한다. 유한요소 해석 절차의 타당성을 검증하기 위해 온도 및 잔류응력 해석 결과들은 실제 용융부 형상과 API 579 적용 결과와 비교된다. 기계적 강도 차이, 용접 금속의 강도, 덧살 및 입열량 등과 같은 용접 및 재료 변수들이 잔류응력 분포에 미치는 영향을 평가하기 위해 Parametric Study가 수행된다. 최종적으로 Parametric Study 결과에 근거하여 용접 및 재료 변수들의 영향이 고찰된다. 특히, 모재들 사이의 강도 불일치는 잔류응력 분포에 미미한 영향을 미침을 확인하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제25권2호
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• pp.87-104
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• 1989

Recently, with the tendency of more lightening, high-strength and high-speed in the marine industries such as marine structures, ships and chemical plants, the use of the aluminium Alloy is rapidly enlarge and there occurs much interest in the study of corrosion fatigue crack characteristics. In this paper, the initiation of surface crack and the propagation characteristics on the base metal and weld zone of 5086-H116 Aluminium Alloy Plate which is one of the Al-Mg serious alloy(A5000serious) used most when building the special vessels, were investigated by the plane bending corrosion fatigue under the environments of marine, air and applying cathodic protection. The effects of various specific resistances on the initiation, propagation behavior of corrosion fatigue crack and corrosion fatigue life in the base metal and heat affected zone were examined and its corrosion sensitivity was quantitatively obtained. The effects of corrosion on the crack depth in relation to the uniform surface crack length were also investigated. Also, the structural, mechanical and electro-chemical characteristics of the metal at the weld zone were inspected to verify the reasons of crack propagation behavior in the corrosion fatigue fracture. In addition, the effect of cathodic protection in the fracture surface of weld zone was examined fractographically by Scanning Electron Microscope(S.E.M.). The main results obtained are as follows; (1) The initial corrosion fatigue crack sensitibity under specific resistance of 25Ω.cm% show 2.22 in the base metal and 19.6 in the HEZ, and the sensitivity decreases as specific resistance increases (2) By removing reinforcement of weldment, the initiation and propagation of corrosion crack in the HAZ are delayed, and corrosion fatigue life increases. (3) As specific resistance decreases, the sensitivity difference of corrosion fatigue life in the base metal and HAZ is more susceptible than that of intial corrosion fatigue crack. (4) Experimental constant, m(Paris' rule) in the marine environment is in the range of about 3.69 to 4.26, and as specific resistance increases, thje magnitude of experimental constant, also increases and the effect by corrosion decreases. (5) Comparing surface crack length with crack depth, the crack depth toward the thickness of specimen in air is more deeply propagated than that in corrosion environment. (6) The propagation particulars of corrosion fatigue crack for HAZ under initial stress intensity factor range of $\Delta$k sub(li) =27.2kgf.mm super(-3/2) and stress ratio of R=0 shows the retardative phenomenon of crack propagation by the plastic deformation at crack tip. (7) Number of stress cycles to corrosion fatigue crack initiation of the base metal and the welding heat affected zone are delayed by the cathodic protection under the natural sea water. The cathodic protection effect for corrosion fatigue crack initiation is eminent when the protection potential is -1100 mV(SCE). (8) When the protection potential E=-1100 mV(SCE), the corrosion fatigue crack propagation of welding heat affected zone is more rapid than that of the case without protection, because of the microfissure caused by welding heat cycle.

• 대한조선학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.62-70
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• 1998

본 논문은 서브머지드 아크 2pole 용접시 용접비드 높이에 따른 피로강도와 야금학적 특성을 고찰하였다. AWS(American Welding Society) Code D1.1에 의하면 피로강도 측면에서 비드높이가 1/8"(3.2mm)를 초과하지 못하도록 규정하고 있으나, 실구조물 용접시 대부분 비드높이가 이 규정을 초과하고 있다. 따라서 보 연구에서는 as-weld상태에서의 피로시험편과 비드높이 3mm인 피로시험편을 제작하여 야금학적 고찰 및 피로강도를 비교 평가하였다.

• Coupled systems mechanics
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• 제11권3호
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• pp.267-284
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• 2022

Due to the high usage of ABS in industries, such as aerospace, auto, recreational devices, boat, submarines, etc., the purpose of this project was to find a way to weld this material, which gives advantages, such as affordable, high speed, and good connection quality. In this experimental project, the friction welding method was applied with parameters such as numerical control (NC) machine with two different speeds and three cross-sections, including a flat surface, cone, and step. After the end of the welding process, samples were then applied for both tensile and bending tests of materials, and the results showed that, with increasing the machining velocity Considering of samples, the friction of the surface increased and then caused to increase in the surface temperature. Considering mentioned contents, the melting temperature of composite materials increased. This can give a chance to have a better combination of Nanomaterial to base melted materials. Thus, the result showed that, with increasing the weight percentage (wt %) of Nanomaterials contents, and machining velocity, the mechanical behavior of welded area for all three types of samples were just increased. This enhancement is due to the better melting process on the welded area of different Nano contents; also, the results showed that the shape of the welding area could play a significant role, and by changing the shape, the results also changed drastically.A better shape for the welding process was dedicated to the step surface.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.241-248
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• 2022

SRD(Shear Reinforcement of Dual Anchorage)는 건축 현장에서 철근 콘크리트 구조물의 안전성을 보강하는 데 사용된다. 전단 보강재를 만들 때에는 용접이 사용되며, 용접은 제품의 생산성 및 경쟁력을 좌우하는 데 중요한 역할을 한다. 따라서 용접 비드 검출 검사가 필요하다. 본 연구에서는 용접 비드의 영상 자료를 이용하여 용접 비드를 검사하는 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 먼저 영상 내 수직 방향으로 밝깃값을 계산한 뒤, 밝깃값 분포의 50% 높이 지점에 해당하는 위치를 영상에서 찾아서 수직 방향으로 용접 비드를 분할한다. 그리고 수평 방향에 대해서도 동일한 방법으로 용접 비드 영역을 분할한 뒤, 분할 영상을 분석하여 용접비드 유무를 검사한다. 제안한 알고리즘은 관심 영역을 먼저 지정한 뒤 분석을 수행하여 연산량을 감소시켰다. 또한 SRD 영상에서 모재와 용접 비드 영역 사이에 밝깃값의 차이 특징을 이용하여 수직 및 수평 방향의 모든 밝깃값을 이용함으로써 정확도를 높일 수 있었다. 실험에서는 용접 비드 유무를 검출하기 위한 방법들로써 K-평균, k-최근접 이웃 등 5개의 알고리즘을 이용하여 분석 결과들을 비교하였으며, 타 알고리즘들에 비해 제안한 알고리즘의 정확도가 가장 높음을 보였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권2호
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• pp.387-393
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• 2021

본 연구에서는 해양플랫폼의 탑사이드 구조에서 주로 채택하고 있는 파이프 연결 구조의 피로 수명 증가를 위한 방안을 찾기 위하여, 유한요소해석을 수행하였다. 상용해석프로그램인 MSC Patran/Nastran을 적용하였으며, 대표적인 중앙부 구조 형상을 해석모델로 선정하였다. 하중에 따른 응력집중 현상을 구현하기 위하여, 8 절점 솔리드 요소를 이용한 모델링을 구현하였다. 주요하중은 횡방향 하중 2가지와 대각선 파이프에 인장 하중을 고려하였다. 주요 위치에서의 Hot spot 응력을 확인하기 위하여, 0.01 mm dummy 쉘 요소를 적용하였으며, 0.5 t와 1.5 t 위치에서의 주응력을 계산한 후 외삽법에 따라 용접부에 발생하는 응력을 추정하였다. 일부 구간에서는 만족해야 하는 피로 수명 이하로 평가되어, 보강이 필요하였다. 보강은 기존 설계된 파이프의 두께나 지름을 변경하지 않고, 피로수명이 부족한 부위에 응력집중계수를 낮출 수 있도록 브래킷을 추가하였다. 인장 하중에 대해서는 bracket toe에서 응력은 23 % 증가하였고, 기존에 문제가 된 파이프의 내측, 외측에서의 응력은 약 8 % 감소하였다. 휨 하중에 대해서는 bracket toe에서 응력은 3 % 증가하였고, 기존에 문제가 된 파이프의 내측, 외측에서의 응력은 약 48 % 감소하였다. 신규 브래킷 보강으로 인하여, bracket toe의 응력증가가 발생하였지만, S-N 커브 자체가 파이프 조인트에 비해 좋으므로 큰 문제가 되지는 않는다. 본 연구에서 적용한 국부 보강을 통한 피로 수명 개선 방법은 기존 설계안의 변경을 최소화하면서 피로 수명 증가를 효율적으로 할 수 있다는 점에서 관련 산업에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.411-420
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• 2007

본 연구는 반복 수평 하중을 받는 외부 보-기둥 접합부에서 작은 헤드를 사용한 headed bar의 사용성을 검증하기 위해 $90^{\circ}$ 표준갈고리로 정착한 실험체와 headed bar로 정착한 접합부 실험체를 제작하여 각각의 실험 결과를 비교하였다. 또한, headed bar 정착 성능에 영향을 주는 헤드 단면적, 단조 및 반복 가력 여부, 헤드와 보강근의 용접 여부등의 headed bar 인발 성능에 관한 영향을 구명하기 위한 인발실험을 병행하였다. 인발실험의 결과, headed bar의 인발강도는 헤드 면적 증가에 따라 증가하였고, 헤드와 보강근의 용접 유무, 가력 조건 (단조하중 및 반복하중)은 실험 결과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 외부 보-기둥 접합부 실험의 결과, $90^{\circ}$ 표준갈고리로 정착한 실험체와 headed bar로 정착한 실험체가 초기 균열, 균열의 발생 등 모두 거의 비슷한 양상이었으나, 최종 파괴 시에는 headed bar로 정착된 실험체가 $90^{\circ}$ 표준갈고리로 정착된 실험체에 비해 최대 강도 도달 이후 연성 거동, 연성비 및 변형 성능, 에너지소산 면적 등에서 우수한 거동을 보여주었다. 따라서 ACI 352 위원회의 설계지침을 따라서 제작된 접합부 상세와 동일한 조건으로 표준갈고리 대신 상대적으로 작은 headed bar를 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제20권5호
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• pp.608-619
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• 2017

In this paper, the effects of parameters related to the residual stress induced due to laser shock peening process to determine mitigation of the initial tensile residual stresses are discussed, such as the maximum pressure, pressure pulse duration, laser spot size and number of laser shots. In order to estimate the influence of the initial tensile residual stresses, which is generated by welding in 35CD4 50HRC steel alloy, the initial condition option was employed in the finite element code. It is found that $2{\times}HEL$ maximum pressure and a certain range of the pressure pulse duration time can produce maximum mitigation effects near the surface and depth, regardless of the magnitudes of tensile residual stess. But plastically affected depth increase with increasing maximum pressure and pressure pulse duration time. For the laser spot size, maximum compressive residual stresses have almost constant values. But LSP is more effective with increasing the magnitudes of tensile residual stress. For the multiple LSP, magnitudes of compressive residual stresses and plastically affected depths are found to increase with increasing number of laser shots, but the effect is less pronounced for more laser shots. And to conclude, even though the initial tensile residual stresses such as weld residual stress field are existed, LSP is enough to make the surface and depth reinforcement effects.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.493-502
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• 2001

본 연구에서는 아직 설계법이 정립되지 않은 리브로 보강된 RBS 철골모멘트 접합부의 내진설계법을 등가 스트럿 모델에 의거하여 제시하였다. 종종 엔지니어가 리브를 사용하여 철골모멘트접합부의 내진성능을 높이고자 할 경우 고전 휨이론에 의거하여 리브와 보로 구성된 일체단면의 단면2차모멘트로서 그루브 용접부의 인장응력도 예측하려 하는데 이는 타당치 않다. 리브접합부의 응력전달 메커니즘은 고전 휨이론에 의한 메카니즘과는 전혀 다르다. 즉 리브는 고전 휨이론에 의한 기대와는 달리 리브의 대각선 기울기 방향으로 스트럿 거동을 보인다. 필자는 이 같은 점에 주목하여 리브를 스트럿 요소로 파악하여 리브 접합부의 설계에 활용될 수 있는 등가 스트럿 모델을 이미 제시한 바가 있다. 본 연구에서는 이 등가 스트럿 모델을 기초로 리브접합부의 실용설계에 활용될 수 있는 단계별 설계절차를 제안하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제74권5호
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• pp.657-670
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• 2020

Due to the high compressive and tensile strength of ultra-high performance concrete (UHPC), UHPC used in steel concrete composite structures provided thinner concrete layer compared to ordinary concrete. This leaded to the headed stud shear connectors embedded in UHPC had a low aspect ratio. In order to systematic investigate the effect of headed stud with low aspect ratio on the structural behaviors of steel UHPC composite structure s this paper firstly carried out a test program consisted of twelve push out specimens. The effects of stud height, aspect ratio and reinforcement bars in UHPC on the structural behaviors of headed studs were investigated. The push out test results shows that the increasing of stud height did not obviously influence the structural behaviors of headed studs and the aspect ratio of 2.16 was proved enough to take full advantage of the headed stud strength. Based on the test results, the equation considering the contribution of weld collar was modified to predict the shear strength of headed stud embedded in UHPC. The modified equation could accurately predict the shear strength of headed stud by comparing with the experimental results. On the basis of push out test results, bending tests consisted of three steel UHPC composite slabs were conducted to investigate the effect of shear connection degree on the structural behaviors of composite slabs. The bending test results revealed that the shear connection degree had a significantly influence on the failure modes and ultimate resistance of composite slabs and composite slab with connection degree of 96% in s hear span exhibited a ductile failure accompanied by the tensile yield of steel plate and crushing of UHPC. Finally, analytical model based on the failure mode of composite slabs was proposed to predict the ultimate resistance of steel UHPC composite slabs with different shear connection degrees at the interface.