요소 활성화 기법을 사용한 용접공정의 유한요소 해석 및 용접부의 잔류응력 평가
초록/요약
용접 구조물에 보편적으로 사용되는 강철 재료는 용접 과정에서 온도 이력에 따라 BCC 결정구조의 (gamma)-상과 FCC결정구조인 (alpha)-상간에 상변태를 일으킨다. 상변태 과정 중에 존재하는 상들 간에 열팽창계수와 항복강도가 다르기 때문에 비교적 약한 상인 (gamma)-상에 변태소성이 발생하게 된다. 이러한 변태소성은 용접 후의 잔류 변형 및 잔류응력에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 용접부의 잔류응력을 평가하기 위해 고전적 탄소성 거동과 함께 기존에 제시된 변태소성 이론 모델을 포함하여 열-기계 연성의 유한요소해석을 수행하였다. 또한 용접부의 유한요소 모델링 중 단순히 하나의 요소망으로 구성된 모델과 용접 공정에서 이루어지는 용접부의 금속 증착을 모사하기 위해 요소 활성화 기법을 적용한 모델을 적용하여 해석 모델을 구성하였으며, 금속 증착의 모사를 위한 모델링 기법이 잔류응력 결과에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. 또한 맞대기, 겹치기, T-자형 용접부를 대표 용접부로 선정하여 비교 해석을 통해 접합부 형상에 따른 특성을 관찰하고자 하였다.
more초록/요약
In this paper, the finite element analyses of welding on butt-joint, lap-joint, T-joint are presented. Steel structures are usually containing several welded-joints to connect the components, and phase transformation of microstructure between BCC and FCC in steel takes place while welding. The phase transformation of microstructure induces the plastic deformation(TRIP) in steel even if the applied stress are less than macroscopic yield strength. Thus, the theoretical model of TRIP is contained in the user subroutine of ABAQUS and the welding analyses are conducted considering TRIP. The effects of TRIP are presented from the FE analysis is compared to the macroscopic elastic-plastic analysis. Also, the element activation scheme is used to imitate the metal deposition at the weld-joint in finite element model. The results of residual stress and residual deformation are compared to that of the fully-constructed modeling.
more목차
Ⅰ.서 론 1
Ⅱ.강철 재료의 이론적 배경 3
1.용접 공정의 열적-야금학적 수식화 5
2.용접 공정의 열적-기계적 수식화 7
Ⅲ.구성방정식의 유한요소 수식화 10
1.기초 수식화 10
2.고전 소성의 구성방정식 적분 12
3.변태 소성의 구성방정식 적분 14
4.대응접선계수 15
Ⅳ.용접 공정의 유한요소해석 17
1.용접 공정 해석을 위한 ABAQUS User Subroutine 18
2.융착 금속의 유한 요소 모델링 22
3.대표 용접부의 유한요소해석 26
Ⅴ.결 론 42
참고문헌 43