• 대한토목학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.53-62
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• 1986

소재시험편(素材試驗片)과 맞대기 용접시험편(鎔接試驗片)을 대상(對象)으로 피로시험(疲勞試驗)을 행(行)하여 작용최대응력(作用最大應力)-피로수명(疲勞壽命)(S-N)선도(線圖), 소성변형율(塑性變形率)-하중반복회수(荷重反復回數)(${\varepsilon}_p$-N)선도(線圖), 초기균열발생시(初期龜裂發生時)의 소성변형율(塑性變形率)-피로수명(疲勞壽命)(${\varepsilon}_p-N_c$)선도(線圖) 및 균열성장율(龜裂成長率)-응력확대계수변동범위(應力擴大係數變動範圍)(da/dN-${\Delta}K$)선도(線圖)를 그려서 강구조물(鋼構造物) 용접부(鎔接部)에서의 여러가지 피로거동(疲勞擧動)을 검토(檢討)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 하중반복회수(荷重反復回數) $2{\times}10^6$ cycle에서의 피로강도(疲勞强度)는 용접부(鎔接部)가 소재부(素材部)의 약(約) 60%였으며 강복응력(降伏應力)에 대한 피로강도(疲勞强度)의 비(比)는 소재부(素材部)와 용접부(鎔接部)가 각각(各各) 0.72, 0.65로 나타났다. 용접시험편(鎔接試驗片)의 S-N 선도(線圖)는 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 완만(緩慢)한 구간(區間)과 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 큰 구간(區間)으로 분류(分類)되어 작용최대응력(作用最大應力)이 작을 수록 피로강도(疲勞强度)의 감소(減少)가 커지는 현상(現象)을 보였다. 두 구간(區間)으로 구분(區分)되지 않은 S-N 선도(線圖)에 의한 피로강도(疲勞强度)에 비(比)해 $2{\times}10^6$ cycle에서의 피로강도(疲勞强度)가 약(約) 83%에 해당(該當)하였다. 이는 낮은 응력(應力)에서 용접부(鎔接部) 내부결함(內部缺陷)의 영향(影響)이 크게 작용(作用)하는 때문이 아닌가 생각된다. 용접시험편(鎔接試驗片)의 경우(境遇) 소재시험편(素材試驗片)에 비(比)해, 또 작용최대응력(作用最大應力)이 클수록 초기균열발생(初期龜裂發生)이 빠르고 균열발생직전(龜裂發生直前)의 소성변형율(塑性變形率)의 증가(增加)가 급격(急激)한 것을 알 수 있었다. 소재시험편(素材試驗片)에서 ${\varepsilon}_p-N_c$ 관계식(關係式)의 상수(常數) ${\alpha}$값이 0.42 로 Manson, Coffin의 연구결과(硏究結果)와 거의 일치(一致)하였고 용접시험편(鎔接試驗片)에서는 이 값이 0.28 로 이들의 연구결과(硏究結果)와 큰 차이(差異)를 나타내었는데, 이는 피로(疲勞)에 의한 용접부(鎔接部) 소성변형(塑性變形)의 급격(急激)한 변화(變化)와 내부결함(內部缺陷)의 영향(影響)이 작용(作用)했기 때문이 아닌가 생각된다. 이와 같은 결과(結果)로 볼 때 기존(旣存)의 강구조물(鋼構造物) 및 향후(向後) 신설(新設)될 강구조물(鋼構造物) 용접부(鎔接部)의 품질(品質) 및 피로(疲勞)에 대한 안전성(安全性)에 적절(適切)한 대책(對策)이 요망(要望)되며, 이 분야(分野)에 관한 더 많은 연구(硏究)가 행(行)해져야 되리라고 사료(思料)된다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제34권6호
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• pp.28-34
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• 2016

Galvannealed(GA) steels are now generally used in car body manufacturing for corrosion resistance. In this study, the weldability and joint mechanical behavior of a newly developed 1.2GPa grade GA ultra high strength TRIP(transformation induced plasticity) steel was investigated for three joining processes, such as adhesive bonding, resistance spot welding and weldbonding. Under both shear and peel stress conditions, the failure mode of the adhesive joints were the mixture of the adhesive cohesive failure, adhesive interface failure and coating layer failure. It means that the adhesion strength of GA coating onto the base metal was similar to that of adhesive bonding onto the GA coating. Under the shear stress condition, the weldbonding exerted to expand the optimal spot welding condition of 1.2GPa GA TRIP steel because the strength of adhesive bond overwhelmed that of the resistance spot weld. Under the peel stress condition, the weldbonding also exerted to expand the optimal spot welding condition of 1.2GPa GA TRIP steel by inducing the tear fracture mode rather than the partial plug fracture mode.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.109-116
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• 1988

구조(構造)의 강도(强度)와 하중(荷重)은 시간(時間)이 경과함에 따라 변하며 확률과정(確率過程)이 된다. 이들의 상호관련성(相互關聯性)으로부터 신뢰도(信賴度)의 추정(推定)이 가능하다. 따라서 안정성(安定性)을 확보(確保)하기 위한 안전(安全)의 여유를 고려하는 경우 허용응력(許用應力)은 신뢰성(信賴性)에 근거한 안전율(安全率)로부터 구하는 것이 합리적(合理的)이다. 본(本) 연구(硏究)에서는 장기적(長期的)으로 피로하중(疲勞荷重)을 받는 철도(鐵道)레일을 대상(對象)으로 해서 신뢰성(信賴性)의 지표(指標)인 파괴확률(破壞確率)을 구하는 방법(方法)을 적용(適用)해 보았다. 신뢰도(信賴度)의 추정(推定)에 있어서 모수(母數)의 추정(推定)이 어려운 경우 파괴확률(破壞確率)의 수치계산(數値計算)은 의미가 없다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 상대적(相對的)인 신뢰성(信賴性)을 구하는 관용설계법(慣用設計法)이 제안(提案)되었다. 본(本) 연구(硏究)에서는 Cornell의 관용설계법(慣用設計法)을 적용(適用)하였다. 불확정요소(不確定要素)로서는 강도(强度)와 하중(荷重)의 변동계수(變動係數)를 사용하였고 이들의 파괴확률(破壞確率)에 대한 영향과 신뢰성(信賴性)에 근접(根接)한 안전율(安全率)을 검토하였다. 본(本) 연구(硏究)의 결과는 다음과 같다. 신뢰성(信賴性)에 있어서 용접재(鎔接材)는 강도변동(强度變動)의 영향을 크게 받고 모재(母材)는 하중변동(荷重變動)의 영향을 크게 받았다. 신뢰도(信賴度)에 근접(根接)한 안전율(安全率)로 구한 허용응력범위(許用應力範圍)는 안전측(安全側)에 있음을 확인(確認)하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.548-555
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• 2014

As a considerable, experimental approach, an Auto-carriage type of $CO_2$ welding machine and a MIG(Metal Inert Gas) welding robot under inert gas atmosphere were utilized in order to realize Al 5083 welding applied to hull and relevant components of green Al leisure ships. This study aims at investigating the effect of welding conditions(current, voltage, welding speed, etc) on thermal deformation that occurs as welding operation and tensile characteristics after welding, by using Al 5083, non-ferrous material, applied to manufacturing of co-environmental Al leisure ships. With respect to welding condition to minimize the thermal deformation, 150A and 16V at the wire-feed rate of 6mm/sec were acquired in the process of welding Al 5083 through an auto carriage type of $CO_2$ welding feeder. As to tensile characteristics of Al 5083 welding through a MIG welding robot, most of tensile specimens showed the fracture behavior on HAZ(Heat Affected Zone) located at the area joined with weld metal, except for some cases. Especially, for the case of the Al specimen with 5mm thickness, 284.62MPa of tensile strength and 11.41% of elongation were obtained as an actual allowable tensile stress-strain value. Mostly, after acquiring the optimum welding condition, the relevant welding data and technical requirements might be provided for actual welding operation site and welding procedure specification(WPS).

• Journal of Welding and Joining
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• 제16권4호
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• pp.55-62
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• 1998

While excellent joint quality has been obtained using dry chamber underwater welding methods, the size limitations imposed by this process restrict its use for underwater construction work. The wet underwater shielded metal-arc welding eliminates this restriction but suffers from poor weld properties by the 1-pass bead-on-plate welding due to the excessive diffusible hydrogen. On the other hand, in the wet underwater welding, it is well known that the quantity of diffusible hydrogen in multi-pass welded parts reduce to less than that in 1-pass welded parts. Therefore, in this paper, welding experiments are made the 3-pass bead-on-plate welds by using TMCP and normalized steel plates and E4301 and cellulose coated electrode. After that, The amounts of the hydrogen absorbed into the 3-pass welded area were measured according to the JIS Z 3118 specification. The microstructural changes as well as the microhardness distribution after the underwater 3-pass welding were also investigated using Vickers microhardness tester and S.E.M and O.M. The results indicated that the quantity of diffusible hydrogen in 3-pass welded areas was reduced little less than a half of one of that in 1-pass welded areas at the specific welding condition. As a result, the cold cracking of 3-pass welded areas decreased by reduced effect of diffusible hydrogen. In the underwater 3-pass welding, the micrography of cold cracking fracture surface showed mainly the cleavage of hydrogen embrittlement.

• 한국해양공학회지
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• 제26권5호
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• pp.73-80
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• 2012

It is well known that a considerable amount of scatter is shown in experimental results relating to fatigue crack growth even under identical and constant amplitude cyclic loading conditions. Moreover, flux cored arc welding (FCAW) is a common method used to join thick plates such as the structural members of large scale offshore structures and very large container ships. The objective of this study was to investigate the macro- and microscopic observations of the fatigue crack growth (FCG) behavior of the FCAWed API 2W Gr. 50 steel joints typically applied for offshore structures. In order to clearly understand the randomness of the fatigue crack growth behavior in the materials of three different zones, the weld metal (WM), heat affected zone (HAZ), and base metal (BM), experimental fatigue crack growth tests for each of five specimens were performed on ASTM standard compact tension (CT) specimens under constant amplitude cyclic loading. Special focus was placed on the fatigued fracture surfaces. As a result, a different behavior was observed at the macro-level, depending on the type of material property: BM, HAZ, or WM. The variability in the fatigue crack growth rate for WM was higher than that of BM and HAZ.

• 한국가스학회지
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• 제2권1호
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• pp.7-13
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• 1998

본 연구에서는 LNG 저장탱크의 안전성을 확보하기 위한 연구의 일환으로서, 실제 탱크의 건설에서와 같은 조건으로 SMAW(Shielded Metal Arc Welding) 방식으로 용접된 $9\%$ Ni강의 X-개선 후판용접부내의 파괴인성의 변화를 평가하고 미세조직을 분석하였다. 이때 파괴인성의 평가는 본 연구자들이 제안한 '개선한 CTOD(crack tip opening displacement) 시험법'으로 행하였으며 열영향부내의 미세조직 및 파면은 광학현미경, 주사전자현미경 및 X-선 회절 분석기로 관찰하였다. 결과로부터 열영향부 내의 CTOD 값은, 평가위치가 용융선(Fusion Line-F.L.)으로 접근할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 잔류 오스테나이트의 양이 줄어들고 결정립 미세화 효과가 없어지는 영역인 결정립 조대화영역이 열영향 부내에서 차지하는 분율이 증가함에 따른 것이다. 한편, 잔류 오스테나이트의 열적 안정성이 상대적으로 감소하게 되는 F.L.${\~}$F.L.+3mm에서 온도감소에 따른 인성감소의 정도가 F.L.+5mm${\~}$F.L.+7mm보다 상대적으로 매우 큼을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권4호
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• pp.405-413
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• 2015

최근 미국에서는 가동기간이 오래된 원전 매설배관에서 부식 및 침식에 의해 삼중수소 누설로 지하수가 오염되는 사례가 급증하고 있다. 따라서, 현재 원전 안전등급 매설배관으로 사용되고 있는 금속재료의 배관을 대신해서 부식 및 침식 등의 열화 손상에 대한 저항성이 우수한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 배관을 ASME Code Class 3 안전계통 배관으로 사용하기 위한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 발전소 가동 중 매설배관에 가해질 수 있는 하중과 온도 범위를 바탕으로 HDPE 배관 융착부에 대한 인장 시험과 저속균열성장 (SCG) 시험을 수행하였다. 시험 결과로 얻은 SCG 시험편의 파단면을 분석하여 HDPE 재료의 파손 기구를 파악하였다. 이를 바탕으로 3D 유한요소 해석을 이용하여 균열이 있는 HDPE 재료가 버틸 수 있는 한계하중에 대한 검증을 수행하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.407-418
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• 2014

본 연구에서는 HSA800 후판 강재에 적합한 용접재를 선정하고자 휨-인장실험을 수행하였다. 본 연구 수행 당시 HSA800 강재에 적용가능한 용접재로 GMAW 용접재(외국산)와 FCAW 용접재(국내산) 두 가지가 추천되어 이들을 사용하였다. 선행연구인 표준인장실험 결과를 바탕으로 맞댐용접상세와 루트간격을 주요 실험변수로하여 실물크기의 보 실험을 통해 용접부의 성능을 평가하였다. 강도 측면에서 모멘트 및 플랜지 축력 전달에 대한 조건은 두 용접재 모두 만족하였으나 연성능력 측면에서 GMAW 용접재보다는 FCAW 용접재가 일관되고 우수한 거동을 보임이 실험적으로 확인되었다. 특히 GMAW 용접재는 용접효율과 작업성의 문제로 현장에서의 상향용접이 어려운 것으로 파악되었다. 같은 완전용입용접이라도 Single bevel보다는 V-groove가 안정적인 구조거동을 보이는 것으로 나타났다. 표준인장실험결과와 휨-인장실험결과를 토대로 HSA800 후판재의 용접상세 및 용접재를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1179-1185
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• 2011

용접이음부의 신뢰성 확보는 구조물의 건전성과 내구성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 점용접 이음재의 피로설계기준(fatigue design criterion)을 정하기 위해서는 정확한 응력해석과 체계적인 피로강도평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실제 전동차량 차체에 많이 적용되는 냉간 및 열간압연강판인 SPCC, SPCE, SPHE을 대상으로 기하학적 인자(geometrical factors)들을 선별해서 TS형과 CT형의 대표적인 점용접 이음재 시험편을 기본모델로 하여 인장전단하중을 가하여 피로강도 및 피로특성을 평가하고자 하였다. 그리고 피로균열의 발생과 성장 기구에 대한 영향을 분석하기위해 용접 시 발생되는 여러 가지 주요인자들 중 입열량에 의해 발생할 수 있는 용접잔류응력을 X-ray 회절법에 의해 실험적으로 해석하였다. 그리고 이러한 해석을 통하여 얻어진 결과를 중첩(superposition)함으로 해서 잔류응력을 고려했을 경우 너깃 단 최대주응력으로 피로강도를 재평가하여 합리적인 피로설계기준(fatigue design criterion)을 재정립하고자 하였다.