• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.4717-4722
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• 2014

조선소에서는 블록 조인트의 용접 작업 시 단차 조정 및 변형 방지의 목적으로 도그피스(Dog-Piece)를 사용하고 있는데, 조선소마다 그 규모에 따라 연간 수십만 개의 도그피스를 사용하고 있으며 설치, 제거 및 사상 작업에 투입되는 생산시수도 연간 수십만 시수에 이르고 있어 생산성 향상의 저해 요인이 되고 있다. 본 연구는 선체 블록의 정도 품질을 확보하면서 도그피스의 사용량 절감 방안을 마련하기 위한 목적으로 수행되었다. 연구 내용으로는 우선 일련의 용접실험을 통해 도그피스가 맞대기 용접시의 변형에 미치는 구속 효과를 정량적으로 검토하였고, 실험 결과를 토대로 도그피스가 부착된 맞대기 용접시의 변형을 계산하는 유한요소 해석 방법을 정립하였다. 또한, 제안된 해석 방법을 이용하여 도그피스를 고려한 선체블록 조인트의 용접변형을 시뮬레이션하고 결과를 검토하였다. 제안된 해석 방법은 향후 도그피스 배치도면 작성 및 설치 가이드 작성 등의 실질적인 도그피스 절감 방안을 마련하기 위한 해석 도구로 폭넓게 활용될 수 있다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제27권6호
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• pp.17-24
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• 2009

The Friction Stir Welding(FSW) has mainly been used for making butt joints in Al alloys. Development of Friction Stir Lap Welding(FSLW) would expand the number of applications. Microstructure of FSLW in A5052-H112 alloy was investigated under varying rotation and welding speed. As the rotation speed was increased and the welding speed was decreased, a amount of heat was increased. As a result, bead interval was narrower, bead width are larger, and experimental bead interval was almost similar to theoretical bead interval. Typical microstructures of FSLW A5052-H112 alloy consist of three zones, including Stir Zone(SZ), Thermo-Mechanically Affected Zone(TMAZ) and Heat Affected Zone(HAZ). As a amount of heat was increased, average grain size was larger in three zones. Nevertheless, the aspect ratio was almost fixed for FSLW conditions. The misorientation of SZ, HAZ and TMAZ was examined. A large number of low angle grain boundaries, which were formed by severe plastic deformation, were showed in TMAZ as comparison with SZ and HAZ. Microhardness distribution was high in order of BM, SZ, TMAZ, and HAZ. The Micro-hardness distribution in HAZ, TMAZ of upper plate were lager than lower plate. Relationship between average grain size and microhardness was almost corresponded to Hall-Petch equation.

• 한국해양공학회지
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• 제13권3호통권33호
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• pp.57-67
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• 1999

Welding is widely applicable and reliable process and is mainly adopted for fabricating heavy structures. Recently, weld metal transverse cracks in butt and fillet weld joint is a serious problem, and they must be eliminated for improving weld joint reliability. The weld metal transverse crack susceptibility of butt and fillet joint was carried out by cantilever type tensile crack testing jig and CTS test. In this view of point, this study investigated the potential factors for weld metal transverse crack. The main results obtained were as follows: 1. The content o fdiffusible hydrogen in weld metal played an important role for weld metal transverse cracks. 2. From cantilever type tensile crack tests, it was pointed out that the higher the diffusible hydrogen content and tensile restraint, the more susceptible to weld metal transverse craking. 3. The TSN(thermal severity number) and diffusible hydrogen were important factors for determining weld metal transverse cracks in fillet weld joints.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권5호
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• pp.496-503
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• 2007

Although weld-induced deformation is inevitable in shipbuilding, it is important to reduce it as low as possible during fabrication for a more efficient production of ships' blocks. The weld-induced deformation is more serious in thin plates than in thick plates because heat affect zone of thin plates is wider than that of thick plates, and in addition internal and external constraints much more influence upon weld-induced deformation of thin plates. This paper deals with the application of the mechanical tensioning method to butt weld of thin plates to reduce the transverse and longitudinal deformation. in order to investigate the quantitative effect of tensioning method upon the reduction of angular deformation and shrinkage in longitudinal and transverse direction of weld line, butt welding test have been carried out for several thin plate specimens with varying plate thickness and magnitude of tensile load. Numerical simulation has been also carried out to compare the weld-induced deformation and residual stress. From the present study, it has been found that the tensioning method is very effective on reduction of weld-induced residual stress as well as weld-induced deformation.

• 한국해양공학회지
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• 제20권3호
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• pp.103-108
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• 2006

It has been well appreciated that reducing weld-induced deformation as law as possible is important during fabrication for a more efficient production of blocks. The weld-induced deformation is more serious in thin plates than in thick plates because heat affect zone of thin plates is wider than that of thick plates and in addition internal and external constraints much more influence upon weld-induced deformation of thin plates. This paper deals with the application of the mechanical tensioning method to butt weld of thin plates to reduce the weld-induced deformation. In order to investigate the quantitative effect of tensioning method upon the reduction of angular deformation and shrinkage in longitudinal and transverse direction of weld line, butt welding test have been carried out for several thin plate specimens with varying plate thickness and magnitude of tensile load. From the present experimental study, it has been found that the tensioning method is very effective on reduction of weld-induced residual stress as well as weld-induced deformation.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1191-1198
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• 2015

본 연구에서는 맞대기 용접부, 겹치기 용접부 그리고 T자형 용접부에 대한 해석과 실험 결과를 비교하여 용접부의 단순화 유한요소 모델을 개발하였다. 맞대기와 겹치기 용접에 대한 시험편을 제작하고 3점 굽힘 시험을 통하여 용접 구조물의 강성과 용접 비드 근처의 변형률을 측정하였다. 이와 유사하게 T-자형 용접 시편에 대하여 끝 단에 하중을 부여하고 용접 구조물 강성과 용접 비드 근처의 변형률을 측정하였다. 용접부에 대한 단순화 유한 요소 모델의 형상 변수들을 설정하였고 선형 회귀 분석을 수행하여 실험 결과를 보다 정확히 표현할 수 있는 단순화 유한요소 모델의 형상 변수들을 결정하였다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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• pp.127-132
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• 2002

Recent deepwater offshore structures in Gulf of Mexico utilize butt welded tubular joints. Application of welded tubular joint includes tendons, production risers, and steel catenary risers. Fatigue life assessment of these joints becomes more critical because the structures to which they are attached are allowed to undergo cyclic and sometimes large displacements around an anchored position. Estimating the fatigue behavior of these tubular members in the design stage is generally conducted by using S-N curves specified in the codes and standards. Applying the stress concentration factor of the welded structure to S-N approach often results in very conservative assessment because the stress field acting on the tubular has a non-uniform distribution through the thickness. Fracture mechanics and fitness for service (FFS) technology have been applied in the design of the catenary risers. This technology enables the engineer to establish proper requirements on weld quality and inspection acceptance criteria to assure satisfactory structural integrity during its design life. It also provides guidance on proper design curves to be used and a methodology for accounting for the effects of non-uniform stress distribution through the wall thickness. An attempt was made to develop set of S-N curves based on fracture mechanics approach by considering non-uniform stress distribution and a threshold stress intensity factor. Series of S-N curves generated from this approach were compared to the existing S-N curves. For flat plate butt joint, the S-N curve generated from fracture mechanics matches with the IIW class 100 curve when initial crack depth was 0.5 mm (0.02"). Similar comparison with API X′ was made for tubular joint.. These initial crack depths are larger than the limits of inspection by current Non-destructive examination (NDE) means, such as Automatic Ultrasonic Inspection (AUT). Thus a safe approach can be taken by specifying acceptance criteria that are close to limits of sizing capability of the selected NDE method. The comparison illustrates conservatism built into the S-N design curve.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.338-344
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• 2010

선박 블록의 용접 공정에서는 용접선의 양쪽 끝이 벽에 의해 막혀있는 경우가 많다. 본 연구에서는 이러한 벽이 있는 환경에서 맞대기 용접의 자동화를 위한 용접선 검출 시스템을 개발하였다. 용접선 검출 시스템은 벽에서 캐리지의 위치를 측정하고, 초층의 용접선을 검출하게 된다. 시스템은 레이저 변위센서와 초음파센서로 구성되어 있다. 레이저 변위센서는 모터에 의해 회전 왕복 운동하며 용접 모재까지의 거리를 측정하게 되고, 초음파센서는 양쪽 벽면까지의 거리를 측정한다. 초음파센서로 측정된 거리정보를 활용하여 용접선의 X(주행)좌표와 용접 시작 및 끝 위치를 판별한다. 그리고 레이저 변위센서에 의해 측정된 거리정보와 센서의 자세정보를 활용하여 용접선의 Y(위빙), Z(높이)좌표를 검출하게 된다. 용접선 검출 시스템은 용접 캐리지와 독립적인 구동을 위해 DSP를 이용하여 별도의 제어기를 구성하였다. 용접 도중 용접선 검출 시스템과 용접 토치(Torch)와 간섭을 피하고, 측정 불가능한 구간이 발생하지 않도록 용접선 검출 시스템을 캐리지의 양쪽에 부착할 수 있게 설계하였다. 최종적으로 용접 캐리지에 부착하고 실험을 수행하여 개발된 용접선 검출 시스템의 효용성을 확인하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.547-556
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• 2001

본 연구에서는 실험을 통해 용접이음부의 형상 및 구속도의 크기 등을 변화시켜 측정한 용접 각변형량과 FEM해석을 이용한 해석결과로부터 구속계수를 유도하고 이를 고려한 등가하중을 결정하는 새로운 방법을 제시하였다. 새롭게 제시한 등가하중 결정 방법에 의한 수치해석결과는 실험결과와 잘 일치하여 그 타당성이 검증되었으며, 크기와 형상에 관계없이 대형구조물의 용접변형량을 예측하는데도 확대 적용할 수 있다. 한편 용접이음부 형상에 따른 구속에 대한 영향을 보면 맞대기용접의 경우 구속계수를 고려하지 않으면 실제 변형량보다 변형이 크게 발생하여 구속에 대한 영향을 크게 받으며 필렛용접의 경우 구속계수의 고려 유 무에 관계없이 거의 같은 변형량이 발생함으로써 구속에 대한 영향이 작음을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.49-60
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• 2002

용접법은 선박 생산 공정에 있어서 금속 접합을 위해 가장 많이 사용되고 있다. 용접은 금속 접합을 위해 유용한 방법이지만 국부적 가열, 용융, 냉각으로 이어지는 열하중에 의하여 잔류응력과 잔류변형을 발생시킨다. 잔류응력은 구조물의 강도에 부정적인 영향을 끼치고, 잔류변형은 조립 작업에 부정적인 영향을 끼치게 된다. 그러므로 역학적 방법에 의한 잔류응력과 잔류변형의 예측은 이들을 제어할 수 있는 방법을 작업 전에 제시할 수 있도록 하므로, 선체 강도 확보와 선박 생산성 향상을 위하여 매우 중요한 문제라고 볼 수 있다. 본 논문에서는 이러한 배경에서 용접 현상을 가장 잘 시뮬레이션할 수 있는 방법인 유한요소법을 이용한 3차원 열탄소성 해석을 이용하였다. 열탄소성 해석을 위하여 온도분포를 계산한 후 계산된 온도분포를 이용하여 용접변형 및 응력을 순차적으로 계산하였다. 온도분포 계산을 위하여 용융과정을 엔탈피 방법을 이용하여 구현하였으며, 용접비드의 용입은 요소생성법을 이용하여 구현하였다. 본 연구에서 제안된 해석과정은 기존 연구에서 제시한 실험결과와 정성적으로 일치하는 결과를 주는 것을 확인하였다.