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Mechanical properties of friction stir welded aluminum alloys 5083 and 5383

  • Paik, Jeom-Kee
    • International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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    • 제1권1호
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    • pp.39-49
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    • 2009
  • The use of high-strength aluminum alloys is increasing in shipbuilding industry, particularly for the design and construction of war ships, littoral surface craft and combat ships, and fast passenger ships. While various welding methods are used today to fabricate aluminum ship structures, namely gas metallic arc welding (GMAW), laser welding and friction stir welding (FSW), FSW technology has been recognized to have many advantages for the construction of aluminum structures, as it is a low-cost welding process. In the present study, mechanical properties of friction stir welded aluminum alloys are examined experimentally. Tensile testing is undertaken on dog-bone type test specimen for aluminum alloys 5083 and 5383. The test specimen includes friction stir welded material between identical alloys and also dissimilar alloys, as well as unwelded (base) alloys. Mechanical properties of fusion welded aluminum alloys are also tested and compared with those of friction stir welded alloys. The insights developed from the present study are documented together with details of the test database. Part of the present study was obtained from the Ship Structure Committee project SR-1454 (Paik, 2009), jointly funded by its member agencies.

웨브 연속형 다이아그리드 노드의 이력 특성 (Seismic Behavior of Web-Continuous Diagrid Nodes)

  • 정인용;김영주;주영규;김상대
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제21권4호
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    • pp.375-384
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    • 2009
  • 효과적인 횡력저항 시스템중에 하나인 다이아그리드 구조 시스템의 사용이 늘어나고 있다. 하지만 다이아그리드 노드의 바람 및 지진에 대한 구조성능을 해석적으로 평가하는 것은 한계가 있다. 특히 용접특성의 반영이 어려운데, 이 연구에서는 횡하중을 받는 다이아그리드 노드의 구조적 거동을 알아보기 위해 실제부재의 5분의 1로 축소한 모형을 이용해 실험을 수행했다. 주요 부위의 용접방법, 설계상세등 5가지 변수에 대하여 총 네 개의 실험체를 제작했다. 한쪽 가새부재에는 압축력을, 다른 쪽 가새부재에는 인장력을 가하는 반복가력 실험을 수행했다. 실험 결과 주요 파괴 원인은 인장력과 부가모멘트에 의한 파괴와 인장력만에 의한 용접부의 파단으로 나뉜다. 용접방법과 설계상세에 따른 초기강성, 항복강도의 차이는 없었다. 용접방법에 따른 파괴 형상의 차이가 있었으며 설계상세는 에너지 흡수능력에 영향을 미쳤다.

보 단부 용접상세에 따른 고강도강 기둥-보 접합부의 변형능력에 관한 연구 (A Study on Deformation Capacity of High Strength Steel Beam-to-Column Connections According to Welding Detail at Beam End)

  • 오상훈;박해용
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제26권4호
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    • pp.335-348
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    • 2014
  • 고강도 강의 경우 재료의 높은 항복비와 모재인성 부족으로 인해 휨 구조부재에 적용하기가 용이하지 않다. 고강도 강 휨재의 가장 큰 문제점 중 하나는 일반 연강접합부와 마찬가지로 보 단부의 취성파단이다. 연강접합부의 경우 부재의 보강 및 보 단부의 용접접근공 상세의 개량을 통하여 국내기준의 특수모멘트골조용 접합상세가 다수 개발된 바 있으나 고강도강 접합부에 대한 적용성 평가는 아직까지 미비한 실정이다. 본 연구는 국내에서 개발된 고강도 강(HSA800)을 적용한 기둥-보 접합부의 적용성 평가를 위한 초기단계의 연구이며 보 단부의 용접접근공 상세에 따른 고강도 강 접합부의 구조성능을 실험 및 해석적 방법을 통하여 고찰하였다.

벌크헤드 플레이트가 부착된 강바닥판교의 피로상세 개선 연구 (A Study on Improvement of fatigue Details in Orthotropic Steel Deck Bridge with Bulkhead Plate)

  • 공병승
    • 한국해양공학회지
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    • 제18권1호
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    • pp.22-27
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    • 2004
  • An orthotropic steel deck system is widely adapted form for a long-span bridge. It has many advantages, such as the big reduction of dead weight, the simplicity for erection, and the reduction of the construction period. However, an orthotropic steel deck system requires a lot of welding work, which may result in defects and deformation of connection. Therefore, the research for the general behavior and fatigue strength of the several details in orthotropic steel deck bridge is necessary. The fatigue failure with distortion results from secondary stress by out-of-plane deformation; these kinds of cracks are very difficult to measure, and can not be precisely calculated through finite element analysis. This stress concentration phenomenon generates the fatigue failure around the lower scallop of the transverse rib. This paper presents improved details of the intersection between the longitudinal rib and the transverse rib of an orthotropic steel deck bridge by the third dimensional hit size test, and the finite element method, which can minimize local stress through parametric study.

The Effect of Welding Residual Stress on Whole Structure with T-Joint RHS

  • Rajesh S. R.;Bang H. S.;Kim H.
    • International Journal of Korean Welding Society
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    • 제5권1호
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    • pp.60-65
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    • 2005
  • In the field of welding the mechanical behavior of a welded structure under consideration may be predicted via heat transfer and welding residual stress analysis. Usually such numerical analyses are limited to small regular mesh models or test specimens. Nevertheless, there is very few strength assessment of the whole structure that includes the effect of welded residual stress. The present work is based on the specialized finite element codes for the calculation of nonlinear heat transfer details and residual stress including the external load on the welded RHS (Rectangular Hollow Section) T-joint connections of the whole structure. First the thermal history of the combined fillet and butt-welded T-joint equal width cold-formed RHS are calculated using nonlinear finite element analysis (FEA) considering the quarter model of the joint. Then using this thermal history the residual stress around the joints has been evaluated. To validity the FEA result, the calculated residual stresses were compared with the available experimental results. The residual stress obtained from the quarter model is mapped to the full model and then to the whole structure model using FEM codes. The results from the FEM codes were exported to the commercial package for visualization and further analysis applying loads and boundary conditions on the whole structure. The residual stress redistribution along with the external applied load is examined computationally.

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강바닥판교의 종리브-횡리브 교차연결부의 피로균열 개선방안 연구 (Study for the Improvement of Fatigue Crack on Intersection of Longitudinal- Transversal Rib in Orthotropic Steel Deck Bridge)

  • 공병승;윤성운
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.1084-1089
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    • 2004
  • Recently, Orthotropic steel deck bridges, which have long span decks, have been regarded as one of economical as well as durable bridge types. However, Orthotropic steel deck bridge is used by a lot of welding, which may cause welding defect and deformation of connections. This kind of system happens some damages by the fatigue cracks of welding. The cross-connection of longitudinal rib and transversal rib is one of the weakest point because of the fatigue. The secondary stresses which are from the out-plane deformation of transversal rib and the torsion of longitudinal rib make the topical stress concentration phenomenon. But, it is principle that a Bulkhead Plate is not established in the domestic design standard. Therefore, it is estimated that a study for the installing of Bulkhead Plate is needed. This study with considering these circumstances proves efficiency of Bulkhead Plate and will be presented optimal design details through finite element analysis according to change the geometrical system of Bulkhead Plate and the cross-connection area of longitudinal and transversal rib

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고품질 플라즈마 절단 및 레이저 절단기술 (High Quality Plasma Cutting and Laser Cutting Technology)

  • 김환태;길상철
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제35권2호
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    • pp.30-34
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    • 2017
  • The trend of the plasma cutting and laser cutting technology of metal alloys including high strength steel, aluminum alloys for the welding structures has been studied. The high-precision plasma systems offer a denser, higher energy arc that in effect produces a sharper cutting tool and high quality cutting products. The high-quality fiber laser systems with compact design and easy set-up make it ideal for cutting in the pipeline or steel structre manufacturing. This paper covers the scientometric analysis of the high efficient cutting technology which are based on the published research works in the 'plasma and laser', and 'cutting technology' obtained from Web of Science, and deals with the details of the background data of the plasma cutting and laser cutting technology.

Comparison of hot spot stress evaluation methods for welded structures

  • Seo, Jung-Kwan;Kim, Myung-Hyun;Shin, Sang-Beom;Han, Myung-Soo;Park, June-Soo;Mahendr, Mahen;Lee, Jae-Myung
    • International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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    • 제2권4호
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    • pp.200-210
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    • 2010
  • In this paper, different evaluation methods of Hot Spot Stresses (HSS) have been applied to four different welded structure details in order to compare them and to illustrate their differences. The HSSs at failure-critical locations were calculated by means of a series of finite element analyses. There was good overall agreement between calculated and experimentally determined HSS on the critical locations. While different methods and procedures exist for the computation of the structural hot-spot stress at welded joints, the recommendations within the International Institute of Welding (IIW) guideline concerning the 'Hot Spot Stress' approach were found to give good reference stress approximations for fatigue-loaded welded joints. This paper recommends and suggests an appropriate finite element modeling and hot spot stress evaluation technique based on round-robin stress analyses and experimental results of several welded structure details.

강교량의 표준적 구조상세에 대한 실험적 연구 (An Experimental Study of the Fatigue Specimen for the Typical Structural Details of the Steel Bridge)

  • 정영화;조재병;배두병;정경섭;우상익
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제12권5호통권48호
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    • pp.463-473
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    • 2000
  • 이 연구에서는 국내 피로설계규정상의 응력범주 C, D, E 및 E'에 해당하는 표준적인 구조인 십자 연결형, 면외거셋 부착형, 면내거셋 부착형 및 덮개판형을 모형화한 소형 시험편에 대한 피로실험을 실시하여 실험결과에 따라 각 시험편에 해당하는 국내 피로설계규정을 검증하며, 실험결과와 외국의 공개 데이터와의 비교 검토를 통해 국내 제작 강구조상세의 평가기준을 검토하였다. 실험 결과, AASHTO 및 JSSC, Eurocode의 관련 규정 값을 대부분 만족하는 것으로 확인되었다. 그러나, 십자연결형 접착부에 있어 모재가 파단된 하중전달형의 경우는 하중비전달형 보다 피로강도가 작으며, AASHTO 설계기준을 만족시키지 못하므로 설계기준에 대한 재검토가 필요할 것으로 판단된다. 한편, 요접부 길이의 영향은 면외거셋 에서 부착부 길이 80mm 시험편보다 150mm 시험편의 피로강도가 낮게 나타나 용접구조부 길이의 영향이 있음을 확인하였다. 실험결과들을 종합해보면, AASHTO 규정에 입각한 국내 시방서상의 피로규정을 대부분 만족하고 있으나, 보다 세분된 범주로 규정하고 있는 JSSC 및 Eurocode의 설계기준이 본 연구의 실험결과와 비교할 때 보다 합리적인 것으로 생각된다.

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용접상세의 변화에 따른 용접이음부의 잔류응력에 관한 연구 (A Study on the Residual Stress in the Welded Joints with Different Details)

  • 임청권;박문호
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제10권4호통권37호
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    • pp.709-720
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    • 1998
  • 용접잔류응력의 모재두께방향을 포함하는 3차원 분포를 파악하기 위해, 용접상세를 변화시킨 필렛용접이음을 대상으로 해서 실험 및 해석을 수행하였다. 특히, 지금까지 계측이 곤란했던 필렛용접이음의 용접루트부의 잔류응력을 실측하였다. 파라메타로써는 용접입열량과 용접층수를 취급하고, 모재두께방향을 포함하는 3차원 잔류응력의 분포를 조사하였다. 그 결과, 입열량이 증가하면, 용접토우와 루트부를 포함하는 용접부에서는 잔류응력의 크기에 변화가 거의 없지만, 인장잔류응력의 영역이 크게 나타났다. 또 단층과 다층용접의 비교에서는, 다층용접 쪽이 단층용접보다 잔류응력이 상당히 낮음을 알 수 있었다. 용접부 근방의 인장잔류응력의 영역도 다층용접 쪽이 단층용접보다 작게 나타난 것을 알 수 있었다.

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