KR101324632B1 - Method for simulation of buckling for structure - Google Patents

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Abstract

구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접이 이루어지는 적어도 두 구조물에 대한 모델링 데이터와, 상기 각 구조물의 모델링 데이터의 상호 용접이 이루어지는 용접선 데이터를 생성하는 전처리 단계, 상기 전처리 단계에서 생성된 모델링 데이터에, 피용접물인 각 구조물의 금속재질과 용가재의 재질에 따른 물성치와, 용접에 의해 용접열영향부에 작용되는 입열량을 입력하고, 입력된 데이터를 바탕으로 구조물의 용접열에 따른 팽창 및 수축에 의한 좌굴을 계산하는 본처리 단계 및 상기 본처리 단계에서 계산된 구조물의 좌굴량이 허용치 이내인지를 판단하는 좌굴량 판단단계를 포함하여 이루어지는 후처리 단계를 포함하여 이루어지는 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법이 제공된다.A buckling simulation method of a structure is disclosed. According to an embodiment of the present invention, in the pre-processing step of generating modeling data for at least two structures to be welded, and welding seam data for the mutual welding of the modeling data of each structure, in the modeling data generated in the pre-processing step, Enter the physical properties according to the metal and filler materials of each structure to be welded and the amount of heat input to the weld heat affected zone by welding, and based on the input data, buckling by expansion and contraction according to the welding heat of the structure There is provided a buckling simulation method of a structure comprising a post-processing step comprising a main processing step of calculating a and a buckling amount determining step of determining whether the buckling amount of the structure calculated in the main processing step is within an allowable value.

Description

구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법{Method for simulation of buckling for structure}Method for simulation of buckling for structure

본 발명은 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는, 구조물을 실제 제작하기 전 시뮬레이션으로 용접에 의한 좌굴여부를 판단할 수 있는 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a buckling simulation method of the structure, and more particularly, to a buckling simulation method of the structure that can determine whether the buckling by welding before the actual fabrication of the structure by simulation.

일반적으로, 선박 등의 구조물의 제작에 있어서 강재의 후판이나 비임(beam)등의 부재를 사용한다.In general, in the production of structures such as ships, members such as steel plates or beams are used.

상기 부재들은 주로 용접에 의해 서로 결합되어 구조물을 형성한다.The members are joined together to form a structure, mainly by welding.

그런데, 용접은 두 부재에 열을 가하여 일체화 시키는 작업으로서, 작업부위에 필연적으로 열을 가하게 되며 이로 인해 작업이 이루어지는 부재에 열변형이 일어날 수 있다. By the way, welding is a work to integrate the two members by applying heat, inevitably apply heat to the work area, which can cause thermal deformation to the member is a work.

상기한 열변형은 용접시 가열에 의한 열팽창과 냉각시 열수축에 의한 형태의 변형등이 있으며, 면내변형과 면외변형으로 구분될 수 있다. The thermal deformation may include thermal expansion due to heating during welding and deformation due to thermal contraction during cooling, and may be classified into in-plane deformation and out-of-plane deformation.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 열변형이 크게 일어나 구조물의 안정성과 관련된 부재에 좌굴 등의 변형이 일어날 수 있는데, 이러한 경우 구조물의 안정성에 큰 문제가 발생할 수 있으며, 이를 해결하기 위해선 재시공 또는 곡직 등의 방법을 통해 수정을 하게 되나, 비용 및 시간이 과다하게 소요되며 수정작업 또한 만족스럽지 못하였다.In particular, as shown in Figure 1, due to the large thermal deformation may cause deformation such as buckling in the member related to the stability of the structure, in this case may cause a big problem in the stability of the structure, in order to solve this reconstruction or Correction is made through the method of bending, etc., but the cost and time are excessive and the correction work was also unsatisfactory.

최근에는 조선 선박 산업에 친환경 및 연료절감 등의 새로운 패러다임이 제시됨에 따라 예전에는 많이 사용하지 않던 얇은 두께의 박판의 활용이 늘어나고 있다.Recently, as a new paradigm such as eco-friendly and fuel saving is proposed to the shipbuilding industry, the use of thin thin sheets, which were not used much in the past, is increasing.

그런데, 상기 박판 또한 용접에 의해 조립되는데, 박판의 경우 중량절감에는 효과적이나 좌굴변형에 있어 취약할 수 밖에 없어 실제 구조물의 제작시에 좌굴이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.By the way, the thin plate is also assembled by welding, in the case of thin plate is effective in weight reduction but vulnerable to buckling deformation, there is a problem that buckling frequently occurs during the production of the actual structure.

한국공개특허 2010-0083484Korean Patent Publication No. 2010-0083484

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 구조물을 실제로 제작하기 전에 용접에 의해 구조물의 각 부재에 좌굴이 일어나는지의 여부를 시뮬레이션 하여 사전에 좌굴 발생여부를 판단할 수 있는 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.The present invention is to solve the above problems, the present invention simulates whether or not the buckling occurs in each member of the structure by welding before the actual production of the structure of the structure that can determine whether the buckling in advance It is a subject to provide a buckling simulation method.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 2개의 부재를 용접하여 형성되는 구조물에 대한 모델링 데이터를 생성하는 단계와, 상기 구조물의 모델링 데이터에 용접이 이루어지는 용접선 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 전처리 단계와, 상기 모델링 데이터에, 각 부재의 재질에 따른 물성치를 입력하는 단계와, 용접에 의해 작용되는 입열량을 입력하는 단계와, 입력된 물성치와 입열량을 바탕으로 상기 구조물의 팽창 및 수축에 의한 좌굴량을 계산하는 단계를 포함하는 본처리 단계 및 상기 구조물의 좌굴량이 허용치 이내인지를 판단하는 좌굴량 판단단계를 포함하여 이루어지는 후처리 단계를 포함하는 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법이 제공된다.In order to solve the above problems, according to an embodiment of the present invention, generating the modeling data for the structure formed by welding at least two members, and weld line data is welded to the modeling data of the structure A pretreatment step including a step of generating, inputting a property value according to the material of each member to the modeling data, inputting a heat input amount applied by welding, and based on the input property values and the heat input amount Buckling simulation of the structure comprising a main processing step including the step of calculating the buckling amount by the expansion and contraction of the structure and a post-treatment step comprising determining whether the buckling amount of the structure is within the allowable value. A method is provided.

상기 용접선 데이터를 생성하는 단계는, 상기 용접선이 상기 구조물의 어느 면에 생성되는지를 상기 모델링 데이터에 지정하는 단계일 수 있다.The generating of the weld seam data may include designating to the modeling data which side of the structure the weld seam is generated.

상기 좌굴량을 계산하는 단계는, 입열량에 의한 열영향부에 잔류하는 고유변형량 만큼의 변형량을 일으키는 가상의 응력으로 치환하여 계산하는 단계일 수 있다.The step of calculating the buckling amount may be a step of calculating by substituting an imaginary stress causing a deformation amount as much as the inherent deformation amount remaining in the heat affected zone by the heat input amount.

또한, 상기 좌굴량을 계산하는 단계는, 상기 고유변형량을 계산하는 고유변형량 계산단계, 상기 고유변형량을 일으키는 등가의 가상의 응력을 계산하는 등가응력 계산단계를 포함하여 이루어질 수 있다.The calculating of the buckling amount may include a natural strain calculation step of calculating the natural strain amount, and an equivalent stress calculation step of calculating an equivalent virtual stress causing the natural strain amount.

상기 후처리 단계는, 상기 좌굴량 판단단계에서 구조물의 좌굴량이 허용치를 초과하는 경우, 상기 모델링 데이터를 보강하여 상기 본처리 단계를 재 수행하는 재계산단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The post-processing step may further include a recalculation step of re-running the main processing step by reinforcing the modeling data when the buckling amount of the structure exceeds the allowable value in the buckling amount determining step.

본 발명의 실시예에 따른 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법에 따르면, 실제 제작전에 구조물의 좌굴여부를 판단할 수 있어, 제작전에 보강이 가능하므로 실제 선박의 건조시 용접에 의해 발생하는 구조물의 좌굴을 최소화 할 수 있으므로, 제조물의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 제조 후 후가공을 최소화 시켜 공기를 단축시킬 수 있다.According to the buckling simulation method of the structure according to an embodiment of the present invention, it is possible to determine whether or not the structure buckling before the actual fabrication, it is possible to reinforce before fabrication to minimize the buckling of the structure generated by welding when the actual ship is drying As a result, it is possible to shorten the air by minimizing post-processing as well as improving the quality of the preparation.

도 1은 용접에 의해 좌굴이 발생된 부위의 일 예를 나타낸 사진;
도 2는 본 발명의 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법의 일 예를 나타낸 순서도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모델링 데이터 단계에서 생성되는 모델링 데이터의 일 예를 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접선 데이터 생성단계에서 생성되는 용접선이 형성된 모델링 데이터의 일 예를 도시한 도면;
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌굴량 계산단계에서 계산된 구조물의 좌굴된 모습을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 재계산 단계에서 일 예로 보강된 구조물의 모델링 데이터의 좌굴량을 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재계산 단계에서 다른 예로 보강된 구조물의 모델링 데이터의 좌굴량을 나타낸 도면이다.
1 is a photograph showing an example of a site where buckling occurs by welding;
2 is a flow chart showing an example of a buckling simulation method of the structure of the present invention;
3 is a diagram illustrating an example of modeling data generated in a modeling data step according to an embodiment of the present invention;
4 is a view illustrating an example of modeling data in which a weld line is generated, which is generated in a weld line data generation step according to an embodiment of the present invention;
5 and 6 are views showing a buckled state of the structure calculated in the buckling amount calculation step according to an embodiment of the present invention;
7 is a view showing a buckling amount of modeling data of a reinforced structure as an example in the recalculation step according to an embodiment of the present invention;
8 is a view showing the buckling amount of the modeling data of the structure reinforced by another example in the recalculation step according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same designations and the same reference numerals are used for the same components, and further description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법에 일 실시예를 도시한 순서도이다.Figure 2 is a flow chart showing an embodiment in a buckling simulation method of the structure of the present invention.

본 실시예를 설명하기에 앞서, 본 실시예에 따른 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법은 CAD나 유한요소(FEA)의 프로그램으로 컴퓨터 등의 전산처리장치에 탑재 및 기록되어 실행됨으로서 실현될 수 있다.Prior to explaining the present embodiment, the buckling simulation method of the structure according to the present embodiment can be realized by being mounted and recorded in a computer processing apparatus such as a computer and executed by a program of CAD or finite element (FEA).

또한, 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에 따른 좌굴 시뮬레이션 방법은 공지된 다양한 프로그램에 의해 생성될 수 있으며, 그 구성도 또한 이하에서 설명하는 특정 기능 및/또는 함수에 따라 여러가지 모듈 단위, 유닛 등으로 구현될 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 좌굴 시뮬레이션 방법을 수행하는 장치 및/또는 기기를 좌굴 시뮬레이션 장치라고 칭할 수 있을 것이다. In addition, the buckling simulation method according to an embodiment of the present invention described below can be generated by a variety of known programs, the configuration is also various module units, units, etc. according to the specific functions and / or functions described below It can be implemented as In addition, an apparatus and / or an apparatus for performing the buckling simulation method may be referred to as a buckling simulation apparatus.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 좌굴 시뮬레이션 방법을 설명함에 있어서, 좌굴 시뮬레이션 장치가 주체인 것으로 가정하여 설명한다. 물론, 특정 기능을 설명함에 있어서, 해당 구성부 또는 특정 대상을 주체로 하여 설명할 수 있다.Hereinafter, in describing the buckling simulation method according to an embodiment of the present invention, it is assumed that the buckling simulation apparatus is the main body. Of course, in describing the specific function, it can be mainly described by the configuration unit or the specific object.

본 실시예에 따른 구조물의 좌굴 시물레이션 방법은 전처리 단계(S100)와 본처리 단계(S200), 그리고 후처리 단계(S300)로 이루어질 수 있다.Buckling simulation method of the structure according to the present embodiment may be composed of a pre-treatment step (S100), the main processing step (S200), and a post-treatment step (S300).

상기 전처리 단계(S100)는, 구조물의 해석을 위해 구조물의 형상 및 기하학적인 조건에 관한 모델링 데이터와, 상기 모델링 데이터에 용접선을 생성하는 단계이다.The preprocessing step (S100) is a step of generating modeling data regarding the shape and geometric conditions of the structure and a weld line in the modeling data for analysis of the structure.

상기와 같은 전처리 단계(S100)는, 모델링 데이터 생성단계(S110)와, 용접선 데이터 생성단계(S120)로 이루어질 수 있다.The preprocessing step (S100) as described above may include a modeling data generation step (S110) and a welding line data generation step (S120).

상기 모델링 데이터 생성단계(S110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 용접이 이루어져야 할 적어도 두 개의 구조물 또는 부재에 대한 모델링 데이터를 생성하는 단계이다.The modeling data generation step (S110) is a step of generating modeling data for at least two structures or members to be welded to each other, as shown in FIG. 3.

이하, 구조물을 이루는 기초단위를 부재라 칭하며, 상기 부재가 서로 연결 또는 결합되어 구조물을 이루는 것으로 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 별다른 설명이 없다면 상기 구조물은 부재를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.Hereinafter, the base unit constituting the structure is referred to as a member, it will be described as the member is connected or combined with each other to form a structure. Further, in the following description, unless otherwise stated, the structure may be used to include a member.

최근에는 선박 등을 설계하는데, 컴퓨터를 이용한 설계(CAD)를 널리 활용함으로써 제조되어야 할 구조물에 대한 모델링 데이터를 구할 수 있으나, 이러한 일반적인 모델링 데이터는 구조물을 이루는 각 부재에 대한 용접에 대한 데이터는 입력되어 있지 아니하며, 각 부재가 연결된 하나의 구조물로 형성되어 있을 수 있다. 허나, 본 실시예의 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법은, 분리된 두 구조물 또는 부재의 용접에 관한 것이므로, 본 모델링 데이터 생성단계(S110)에서 생성되는 모델링 데이터는, 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 용접이 이루어져야 할 적어도 두 구조물 또는 부재가 분할되거나 분할선(10)이 형성된 모델링 데이터일 수 있다.Recently, modeling data for structures to be manufactured can be obtained by widely using computer-aided design (CAD) for designing ships, but such general modeling data is inputted for welding of each member of the structure. It may not be made, it may be formed of a structure connected to each member. However, since the buckling simulation method of the structure of the present embodiment relates to welding of two separated structures or members, the modeling data generated in the present modeling data generation step S110 is welded to each other, as shown in FIG. 3. At least two structures or members to be made may be divided or modeling data in which the dividing line 10 is formed.

상기 용접선 데이터 생성단계(S120)는, 상기 서로 용접되어야 할 두 구조물의 상호 용접되는 부분에 용접선 요소(20)를 생성하는 단계이다. 상기 용접선 요소는 도 4에 도시된 바와 같이, 각 구조물의 용접되는 지점의 절점(22)을 따라 생성될 수 있다. The welding line data generation step (S120) is a step of generating a welding line element 20 at a portion to which the two structures to be welded to each other are welded to each other. The weld line elements may be created along the nodes 22 of the welded points of each structure, as shown in FIG. 4.

또한, 상기 용접선 데이터 생성단계(S120)는, 용접선(20)이 상기 구조물의 상면에 형성되는지, 하면에 형성되는지, 또는 양 측면 중 어느면에 형성되는지에 대한 정보도 입력될 수 있다. 즉, 일반적으로 용접작업은 부재의 어느 일면에 이루어지는데, 상기 용접이 이루어지는 면에 따라 구조물 또는 부재가 변형되는 형상 또한 달라질 수 있다. In addition, the welding line data generation step (S120) may include information on whether the welding line 20 is formed on the top surface, the bottom surface, or on either side of the structure. That is, generally, the welding operation is performed on any one surface of the member, and the shape in which the structure or the member is deformed may also vary according to the surface on which the welding is performed.

따라서, 상기 용접선 데이터 생성단계(S120)에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모델링 데이터의 어느 면에서 용접이 이루어지는지 (예를 들어 용접이 상면에서 이루어지는지 또는 하면에서 이루어지는지)에 대한 정보가 입력될 수 있는 것이다. 도 4에서는 TTop 또는 TBottom등으로 표기되어 있다.Therefore, in the welding line data generating step (S120), as shown in FIG. 4, information on which side of the modeling data is welded (for example, whether the welding is made from an upper surface or a lower surface). Can be entered. In FIG. 4, it is indicated as T Top or T Bottom .

한편, 상기 본처리 단계(S200)는, 물성치 입력단계(S210)와, 입열량 입력단계(S220) 및 좌굴량 계산단계(S230)를 포함하여 이루어질 수 있다.Meanwhile, the main processing step S200 may include a property value input step S210, a heat input amount step S220, and a buckling amount calculation step S230.

상기 물성치 입력단계(S210)에서는, 상기 전처리 단계(S100)에서 생된성 모델링 데이터에 피용접물인 구조물을 형성하는 금속재질의 응력에 따른 탄성영역과 소성영역에서의 거동에 따른 데이터 및 가열되거나 냉각될 때 얼마만큼 팽창 및 수축하는 지에 대한 데이터 또는 온도조건에 따른 물성치의 변화 데이터 및 가열 및 냉각에 의한 금속 특성에 따른 상태변화의 데이터 등 다양한 물성치가 입력될 수 있다. 또한, 구조물의 재질에 대한 데이터 외에도, 용가재의 재질에 대한 다양한 물성치 등의 데이터가 입력될 수 있다.In the physical property value input step (S210), the data according to the behavior in the elastic region and the plastic region according to the stress of the metal material forming the structure to be welded to the property modeling data generated in the pre-processing step (S100) and the plastic zone to be heated or cooled Various physical properties may be input, such as data on how much it expands and contracts or data on changes in physical properties according to temperature conditions, and data on state changes according to metal properties by heating and cooling. In addition to the data on the material of the structure, data such as various physical properties of the filler metal may be input.

상기 입열량 입력단계(S220)는, 상기 구조물과 용가재의 용접에 의해, 용접부위의 열영향부(HAZ: Heat Affected Zone)에 가해지는 입열량을 입력하는 단계이다.The heat input amount input step (S220) is a step of inputting a heat input amount applied to a heat affected zone (HAZ: Heat Affected Zone) of the welding portion by welding the structure and the filler metal.

상기와 같은 입열량은 용접속도 및 용접두께, 용접방법 또는 피용접물인 구조물의 재질과 두께, 용가재의 종류에 따라 달라질 수 있다.The amount of heat input as described above may vary depending on the welding speed and welding thickness, the welding method or the material and thickness of the structure to be welded, and the type of filler metal.

그리고, 상기 좌굴량 계산단계(S230)는, 상기 물성치 입력단계(S210)와 입열량 입력단계(S220)에서 입력된 구조물 및 용가재의 물성치와 입열량으로서 구조물의 좌굴량을 계산하는 단계이다.The buckling amount calculation step (S230) is a step of calculating the buckling amount of the structure as the physical property value and the heat input amount of the structure and the filler material input in the property value input step S210 and the heat input amount input step S220.

즉, 용접시 열을 가할 때 상기 구조물이 팽창되고, 냉각시 수축되는데, 상기 좌굴량 계산단계에서는 상기 물성치 입력단계(S210)와 입열량 입력단계(S220)에서 입력된 데이터를 바탕으로, 상기 모델링 데이터 생성단계(S110)에서 생성되고, 물성치 입력단계(S210)에서 각종 물성치가 입력된 모델링 데이터의 용접선에 입열량 입력단계(S220)에서 입력된 열량이 가해질 때, 상기 구조물의 어느 부분이 얼마만큼 팽창 및 수축하는 지를 계산하고, 이를 통해 좌굴량을 계산하는 것이다.That is, the structure expands when heat is applied during welding, and contracts when cooling. In the buckling amount calculation step, the modeling is performed based on the data input in the property value input step S210 and the heat input amount step S220. When the calorific value input in the heat input amount input step (S220) is applied to the welding line of the modeling data generated in the data generation step (S110) and the physical property value input step (S210), the amount of any portion of the structure is how much It calculates whether it expands and contracts, and calculates the amount of buckling.

한편, 본 실시예에서는, 상기 좌굴량 계산단계(S230)에서 용접입열에 의한 좌굴량을 계산할 때, 용접입열에 의한 팽창 및 수축에 의해 해당 열영향부에 잔류하는 고유변형량(inherent strain)을 일으키는 등가의 가상의 응력이 구조물 또는 부재의 해당부분에 작용되는 것으로 대신하여 계산할 수 있다. On the other hand, in the present embodiment, when calculating the buckling amount due to the welding heat input in the buckling amount calculation step (S230), the inherent strain remaining in the heat affected zone due to expansion and contraction by the welding heat input Equivalent virtual stresses may be calculated instead of acting on the corresponding part of the structure or member.

상기 고유변형량이란 전체 변형량에서 탄성변형량이 제외된 잔류된 변형량을 칭하는 의미로서, 입열량 및 강재의 종류마다 다를 수 있으며, 상기 고유변형량은 종래의 등가하중법과 관련되어 최근 10여년간 누적되어온 고유변형량 계산에 대한 많은 연구성과들을 그대로 본 실시예에 이용하여 고유변형량을 계산할 수 있다. The inherent strain refers to the amount of residual strain in which the elastic strain is excluded from the total strain, and may vary according to heat input and steel type, and the inherent strain calculated in relation to the conventional equivalent load method has been accumulated over the last ten years. Many studies on the results can be used in this embodiment as it is to calculate the natural strain.

물론, 상기와 같이, 고유변형량을 이용하는 경우, 상기 좌굴량 계산단계(S230)는, 상기 고유변형량을 계산하는 고유변형량 계산단계 및 상기 고유변형량 만큼의 변형을 일으키는 등가의 가상의 응력을 계산하는 등가응력 계산단계가 더 포함될 수 있다.Of course, when using the inherent strain, as described above, the buckling amount calculation step (S230), the inherent strain calculation step of calculating the inherent strain amount and the equivalent stress to calculate the equivalent virtual stress causing the deformation by the inherent strain amount The stress calculation step may be further included.

좀 더 자세하게 설명하자면, 상기 고유변형형도란 전체 변형도에서 탄성변형도가 제외된 잔류된 변형도를 칭하며, 좌굴량 계산단계에서는 상기 고유변형도 만큼의 변형을 일으키는 가상의 등가 응력이 용접입열대신 구조물에 작용되는 것으로 대신하여 구조물의 좌굴량을 계산하는 것이다. In more detail, the inherent strain diagram refers to the residual strain in which the elastic strain is excluded from the total strain, and in the buckling calculation step, the virtual equivalent stress causing the strain as much as the inherent strain is used instead of the welding heat input. Instead of acting on the structure, it calculates the buckling amount of the structure.

상기 좌굴량 계산단계(S230)에서 계산된 결과는 도 5에 도시된 바와 같은 형태로 출력될 수 있다.The result calculated in the buckling amount calculation step S230 may be output as shown in FIG. 5.

상기 후처리 단계(S300)는, 좌굴량 판단단계(S310)와 재계산단계(S320)를 포함하여 이루어질 수 있다.The post-processing step S300 may include a buckling amount determining step S310 and a recalculating step S320.

상기 좌굴량 판단단계(S310)는, 상기 본처리 단계(S200)에서 계산된 좌굴량이 설계 허용치 이내인지를 판단하여, 구조물의 좌굴량이 허용치 이내인 경우 모델링된 설계도면을 확정하여 실제 생산에 적용할 수 있으며, 좌굴량이 허용치를 초과하는 경우 후술하는 재계산단계(S320)를 수행할 수 있다.The buckling amount determination step (S310), it is determined whether the buckling amount calculated in the main processing step (S200) is within the design allowance, if the buckling amount of the structure is within the allowable value to determine the modeling design drawings to be applied to the actual production If the buckling amount exceeds the allowable value, a recalculation step (S320) to be described below may be performed.

상기 재계산단계(S320)는, 상기 좌굴량 판단단계(S310)에서 구조물의 좌굴량이 허용치를 초과하는 것으로 판단된 경우, 상기 모델링 데이터를 보강하여 상기 본처리 단계(S200)를 재수행하는 단계이다.In the recalculation step S320, when it is determined that the buckling amount of the structure exceeds the allowable value in the buckling amount determining step S310, the reprocessing step S200 is performed by reinforcing the modeling data.

좀 더 자세하게 설명하자면, 상기 좌굴량 계산단계(S230)에서 도 6에 도시된 바와 같이 론지 사이의 좌굴량이 최대 13mm발생하여, 상기 좌굴량 판단단계(S310)에서 상기와 같이 발생된 좌굴량이 설계 허용치를 초과한다고 판단되는 경우, 상기 재계산단계(S320)에서 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 구조물의 모델링을 보강할 수 있다.In more detail, in the buckling amount calculation step (S230), as shown in FIG. 6, a maximum buckling amount between the long papers is generated by 13 mm, so that the buckling amount generated as described above in the buckling amount determination step (S310) is allowed. If it is determined that exceeds, as shown in Figures 7 and 8 in the recalculation step (S320), it is possible to reinforce the modeling of the structure.

즉, 구조물을 이루는 박판 또는 후판의 두께를 증가시킨다든지 또는 박판 또는 후판을 보강하는 론지간의 간격을 조절하는 등 구조물의 모델링을 보강할 수 있다.That is, it is possible to reinforce the modeling of the structure, such as increasing the thickness of the thin plate or the thick plate constituting the structure, or adjusting the spacing between the longage to reinforce the thin plate or thick plate.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 좌굴량 계산결과 론지 사이의 좌굴량이 13mm인 경우에 도 7에 도시된 바와 같이, 후판(110)의 두께를 2배로 증가시킨 후 다시 재계산하면 론지(120)사이의 좌굴량(론지 사이의 처짐량)이 8mm인 것을 알 수 있다.For example, as shown in FIG. 6, when the buckling amount between the longines is 13 mm, as shown in FIG. 6, as shown in FIG. 7, the thickness of the thick plate 110 is doubled and then recalculated again. It can be seen that the amount of buckling between the 120 and the amount of deflection between the longines is 8 mm.

또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 좌굴량 계산결과 론지 사이의 좌굴량이 13mm인 경우에 도 8에 도시된 바와 같이, 론지(120)의 간격(d)를 좁히는 방향으로 조절하여 보강재를 추가함으로써 좌굴량을 효과적으로 줄일 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 6, when the buckling amount between the longines is 13 mm as shown in FIG. 6, as shown in FIG. 8, the reinforcement is added by adjusting the distance d of the longines 120 in a narrowing direction. Buckling can be effectively reduced.

상기와 같이 구조물의 모델링을 보강한 후, 상기 본처리단계의 물성치 입력단계(S210) 내지 입열량 입력단계(S220) 및 좌굴량 계산단계(S230)를 재수행하여 구조물의 좌굴량을 다시 예측할 수 있는 것이다.After reinforcing the modeling of the structure as described above, the property value input step (S210) to the heat input step (S220) and the buckling amount calculation step (S230) of the main processing step can be performed again to predict the buckling amount of the structure again. will be.

또한, 상기 재계산단계(S320) 결과 용접에 의한 좌굴량이 설계허용치 이내로 도출되는 경우 모델링된 설계도면을 확정하여 실제 생산에 적용할 수 있으며, 재계산단계(S320)를 수행했음에도 불구하고 좌굴량이 설계허용치를 초과하는 경우 상기 재계산단계(S320)를 다시 재수행 할 수 있을 것이다.
In addition, if the result of the recalculation step (S320) results in the buckling amount due to welding within the design allowance, the modeled design drawing may be determined and applied to actual production, and the buckling amount may be designed despite the recalculation step (S320). If the allowable value is exceeded, the recalculation step S320 may be performed again.

따라서, 실제 제작에 앞서, 용접에 의해 발생되는 좌굴량을 예측할 수 있으므로 실제 제작 후 좌굴이 발생하는 경우를 최소화 할 수 있으므로 제조물의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 제조 후 후가공을 최소화 시켜 공기를 단축시킬 수 있다.
Therefore, before the actual fabrication, the amount of buckling generated by welding can be predicted, thereby minimizing the case of buckling after the actual fabrication, thus improving the quality of the product and minimizing post-fabrication after fabrication to shorten the air. have.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments should be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus, the present invention is not limited to the above description and may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

S100: 전처리단계 S110: 모델링 데이터 생성단계
S120: 용접선 데이터 생성단계 S200: 본처리단계
S210: 물성치 입력단계 S220: 입열량 입력단계
S230: 좌굴량 계산단계 S300: 후처리단계
S310: 좌굴량 판단단계 S320: 재계산단계
S100: preprocessing step S110: modeling data generation step
S120: welding seam data generation step S200: main processing step
S210: Input step of physical properties S220: Input step of heat input
S230: Buckling amount calculation step S300: Post processing step
S310: Buckling amount determination step S320: Recalculation step

Claims (5)

적어도 2개의 부재를 용접하여 형성되는 구조물에 대한 모델링 데이터를 생성하는 단계와, 상기 구조물의 모델링 데이터에 용접이 이루어지는 용접선 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 전처리 단계;
상기 모델링 데이터에, 각 부재의 재질에 따른 물성치를 입력하는 단계와, 용접에 의해 작용되는 입열량을 입력하는 단계와, 입력된 물성치와 입열량을 바탕으로 상기 입열량에 의해 열영향부에 잔류하는 고유변형량을 계산하며, 상기 고유변형량을 일으키는 등가의 가상의 응력을 계산하여, 계산된 등가의 응력이 구조물에 작용될 때의 좌굴량을 계산하는 단계를 포함하는 본처리 단계; 및
상기 구조물의 좌굴량이 허용치 이내인지를 판단하는 좌굴량 판단단계를 포함하여 이루어지는 후처리 단계;
를 포함하는 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법.
Generating modeling data for a structure formed by welding at least two members, and generating weld line data in which welding is made to the modeling data of the structure;
In the modeling data, the step of inputting the physical properties according to the material of each member, the input of the amount of heat applied by welding, and based on the input material properties and the amount of heat input remaining in the heat affected by the heat input Calculating an inherent strain amount, calculating a virtual stress equivalent to the inherent strain amount, and calculating a buckling amount when the calculated equivalent stress is applied to the structure; And
A post-processing step including a buckling amount determining step of determining whether the buckling amount of the structure is within an allowable value;
Buckling simulation method of the structure comprising a.
제1항에 있어서,
상기 용접선 데이터를 생성하는 단계는,
상기 용접선이 상기 구조물의 어느 면에 생성되는지를 상기 모델링 데이터에 지정하는 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법.
The method of claim 1,
The generating of the welding line data may include:
A buckling simulation method for a structure that specifies in which modeling data the weld line is generated on which side of the structure.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 후처리 단계는,
상기 좌굴량 판단단계에서 구조물의 좌굴량이 허용치를 초과하는 경우, 상기 모델링 데이터를 보강하여 상기 본처리 단계를 재 수행하는 재계산단계를 더 포함하여 이루어지는 구조물의 좌굴 시뮬레이션 방법.
The method of claim 1,
The post-
If the buckling amount of the structure exceeds the allowable value in the step of determining the buckling, re-calculation step of reconstructing the modeling data to perform the main processing step further comprises a buckling simulation method of the structure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101597119B1 (en) * 2014-04-24 2016-02-25 포항공과대학교 산학협력단 Method for the expansion estimation of aged subsea pipeline and riser to prevent structural bending and buckling collapse
CN105426586B (en) * 2015-11-04 2018-08-31 广汽本田汽车有限公司 Opening degree measurement method, device and the transfer matic D/A system of welding gun model

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004122222A (en) * 2002-10-07 2004-04-22 Toshiba Corp System and method of optimizing welding

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004122222A (en) * 2002-10-07 2004-04-22 Toshiba Corp System and method of optimizing welding

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
박판 블록의 용접 좌굴 변형 해석에 관한 연구, 장경복 외 (2005.11.) *
박판 블록의 용접 좌굴 변형 해석에 관한 연구, 장경복 외 (2005.11.)*

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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