변동하중 하의 피로균열 특성에 관한 연구

Title
변동하중 하의 피로균열 특성에 관한 연구
Authors
김성훈
Keywords
변동하중하의피로균열특성에관한연구
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
최근 들어 선박의 설계 기준은 북해와 같은 극한 환경에 견딜 수 있는 수준을 요구하고 있으며 또한 FPSO(Floating Production Storage & Offloading)와 같은 해양 플랜트의 경우, 지정된 장소에서 운용 기간(20년 혹은 25년)동안 지속적으로 원유를 시추해야 하기 때문에 극한 환경, 즉 폭풍상태와 같은 과대하중 하에서도 피로 수명이 검증되어야 할 필요가 있다. 이러한 과대하중을 포함하는 변동 하중이 작용하는 경우에는 손상비를 선형적으로 합산하는 선형손상법칙이 실제 피로수명과 다소 차이를 보이고 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 피로에 취약한 선체나 해양 구조물과 같은 용접구조물의 용접부를 형상화 한 T-joint fillet 용접시편으로 폭풍상태의 하중이력을 고려하는 변동하중 피로실험을 수행하여 기존의 설계기준인 DNV rule에 의한 방법 및 Matsuoka가 제안한 잔류응력을 고려할 수 있는 초기수명계산 방법의 유효성을 검증하고 Storm loading을 포함한 변동하중 하에서 파단면의 비치마크를 기반으로 피로특성을 분석하였다.
Description
1. 서론 1 2. 피로실험 3 2.1 재료 및 시험편 형상 3 2.2 피로실험 방법 6 3. 피로수명의 평가 방법 9 3.1 5% strain range drop method 9 3.2 DNV rule을 이용한 방법 11 3.3 Matsuoka가 제안한 방법 13 3.3 Beach Mark를 이용한 방법 16 4. 실험결과 분석 및 고찰 18 4.1 실험결과와 이론값의 비교분석 18 4.2 5% strain range drop method와 균열깊이의 관계 24 4.3 Longitudinal attachment 용접시편의 균열진전수명의 비교분석 26 4.4 Calm sea의 영향 30 5. 수정 Paris law를 이용한 피로수명 예측법 32 6. 결론 35 7. 후기 37 8. 참고문헌 38 Fig. 1 Configuration of specimens 3 Fig. 2 Buckling analysis 5 Fig. 3 Experimental loading condition 6 Fig. 4 Hot spot stress measurement 9 Fig. 5 5% strain range drop measurement 10 Fig. 6 Relationship between the residual stress and the calculated storm blocks 15 Fig. 7 Calculation method of the crack growth rate based on Beach Mark 16 Fig. 8 Test results of the AH32 specimen 19 Fig. 9 Test results of the AH36 specimen 21 Fig. 10 Section of the AH36 specimen in the S4C1 22 Fig. 11 Grinding of welds and location of the strain gauges 24 Fig. 12 Crack size of the longitudinal attachment specimen 25 Fig. 13 Fatigue crack initiation, propagation and fracture 26 Fig. 14 Loading pattern in the Step 4 of the AH32 specimen 28 Fig. 15 Loading pattern in the S4C7B of the AH36 specimen 31 Fig. 16 Comparison of fracture life under variable and constant mean stress of the AH36 specime 31 Fig. 17 Section of the specimen in the S2C1 of the AH32 33 Fig. 18 Relationship between da/dN and ΔK in the S2C1 of the AH32 33 Table 1 Mechanical properties of the AH32 and AH36 specimens 4 Table 2 Critical loads of the AH32 and AH36 specimens 4 Table 3 Relationship beween the residual stress and calculated life 14 Table 4 5% strain range drop cycles in the S1C1 24 Table 5 5% strain range drop method vs. crack depth 25
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22756
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College of Engineering(공과대학) > Naval Architecture & Ocean Engineering(조선해양공학) > Theses(조선해양공학 석박사 학위논문)
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