Stress distribution and deformation on the cross tension type spot welded lap joint subjected to out of plane tensile load were investigated by finite element method. For the rational design of spot welded joint, it is needed to assess to repeatedly the fatigue life of the joint with various dimensions and welding conditions. In this paper, an automation of repeated process of fatigue life assessment for spot welded cross tension type joint was studied. The process is related to stress analysis in vicinity of weld-toe and fatigue life assessment based on analyzed stress distribution. With the change of design condition including dimensions and welding heat input, the above two works have to be performed. Using the commercial tool for system integration, ModelCenter, an automation of the repeated process for spot welded cross tension type joint based on 2D modeling was achieved. In this automation system, data exchanges between programs regardless of commercial and parametric studies for optimal design can be performed.

Gas welding is a very important and useful technology in the fabrication of railroad cars and commercial vehicle structures. However, since the fatigue strength of gas-welded joints is considerably lower than that of the parent material due to stress concentration at the weld, the fatigue-strength assessment of gas-welded joints is very important for the reliability and durability of railroad cars and the establishment of a criterion for long-life fatigue design. In this paper, in order to save time and cost for the fatigue design, an accelerated life-prediction method that is based on the theory of statistical reliability was investigated. Its usefulness was verified by comparing the (Δσa)R-Nf relationship that was obtained from actual fatigue test results with the (Δσa)R-(Nf)ALP relationship that was derived from accelerated life testing. And the reliability of the predicted life was evaluated. The reliability of the accelerated life-prediction on the base of actual test data was analyzed to be (81～86)% of the actual test life of the fillet-type gas welded joint.

대부분의 선체 및 해양구조물은 용접을 통해서 만들어지며 이러한 구조물들은 항상 변화되는 하중에 노출된다. 본 논문에서는 T형 용접이음부의 응력집중과 피로특성규명을 위하여 수치해석적 방법을 통한 연구결과를 실험결과와 비교 검토하였다. 특히 필렛용접, 완전 용입용접, 부분 용입용접부의 특성을 응력집중과 피로강도면에서 연구하여ㅛ으며 이를 위한 파라메터로는 불 용입부의 길이, 각장의 크기 및 형태, 삽입판의 각도등을 채택하였다. 최적의 용접을 위하여 각 파라메터의 선정을 효과적으로 할 수 있도록 응력 및 피로수명분표, S-N선도를 정리하엿으며 필렛용접이 용입용접을 대신하여 사용될 수 있는 근거를 제시하였다. 본 연구결과는 실제 현장에서 구조의 용접이음부 형태 선정에 지침이 될 수 있다.

대형 용접 구조물에 대한 피로설계 수명의 예측은 일반적으로 Palmgren Miner과 등가손상도 방법 또는 선형누적손상도 방법을 사용한다. 또한 용접 구조물에서 피로 균열이 발생되면 잔존 수명은 S-N 곡선과 선형 파괴역학에 기초하여 예측되고 있다. 본 연구에서는 면외거 셋 용접이음의 3차원 피로균열 진전거동과 피로수명을 예측하기 위하여 피로 시험을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 3차원 피로균열진전 해석은 NX NASTRAN 및 FRANC3D를 이용하여 유한요소 해석을 실시하였다. 면외거셋 용접이음의 균열 형상비, 초기균열 크기 및 응력비에 미치는 영향을 검토하기 위하여 피로균열진전 해석을 실시하였다. 또한 초기균열크기, 균열 형상비와 응력비의 변화에 따른 3차원 피로균열진 전 해석 결과와 피로시험결과를 비교하였다. 피로균열진전 해석결과, 피로균열 진전속도와 응력확대계수와의 관계에서 피로시험과 유사하게 나타남을 확인하였으며, 면외거셋 용접이음의 피로수명을 추정할 수 있음을 확인하였다.

Fatigue crack can be a controlling factor in the life of some welding components, such as vertical and horizontal stiffener. In this study, The fatigue tests were carried out on the out-of-plane gusset fillet welded joint. In addition, investigations of three-dimensional fatigue crack propagation of gusset welded joint using the finite element analysis of FEMAP with NX NASTRAN and FRANC3D. The 3D crack growth simulations can be performed to compute stress intensity factor(SIF), which are used to determine crack propagation cycles.

본 연구에서는 피로 손상된 용접이음의 피로수명 향상을 위한 방법으로 햄머피닝 처리법의 적용성을 검토하기 위하여 면외거셋 필렛 용접이음과 하중비전달형 리브 필렛 용접이음의 피로실험을 실시하였다. 본 실험에서는 면외거셋과 리브를 필렛 용접한 후 햄머피닝 처리를 하지 않은 용접그대로의 시험편, 용접후 햄머피닝 처리한 시험편, 그리고 용접그대로 시험편의 피로수명의 50% 시점에 햄머피닝 처리를 한 시험편의 피로실험을 실시하였다. 그리고 햄머피닝 처리에 의한 면외거셋과 리브 용접토우부의 형상 및 표면응력의 변화를 측정하였다. 그 결과, 햄머피닝처리에 의해 30~83MPa의 압축잔류응력이 도입 되었으며, 이로 인하여 강구조물의 제작시 용접후에 햄머피닝 처리를 실시하면 피로수명을 크게 향상 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이를 공용기간이 예상 피로수명의 50% 이하인 강구조물의 용접이음에 적용하여도 최소 1.3배 이상의 피로수명과 피로한계 향상효과를 기대할 수 있음을 제시하였다.

To improve fatigue strength of fillet-welded joints by hammer-peening treatment, fatigue tests were carried out on three types of longitudinal out-of-plane gusset fillet-welded joints and transverse non-load carrying cruciform rib fillet-welded joints: as-welded joints, post-weld hammer peened joints and hammer peened joints at 50% of as-welded joint’s fatigue life. From the test results, the effect of hammer-peening treatment on fatigue behavior of the fillet-welded joints were presented