Effects on Various Bead Geometry of Welded Tubular KT-Joint Using Statistical Approximation

Abstract

Tubular members are one of the most frequently used member for offshore structures. It is important to calculate a more accurate stress concentration factor because hot spot stress of welded joint has a great influence on the result of the fatigue analysis. In this study, KT-joint was modelled using 3D solid element and FE analysis was performed. Based on the results, FE model was verified through comparison with experimental data, results in previous studies, classification rule such as DNV. Also, in order to observe the variation of the hot spot stress and stress concentration factor according to the size of welding beads, the numerical analysis with balanced axial loading condition was performed. And the correlation with geometric parameters and weld beads, the effect on stress concentration factor were analyzed and summarized. As a result, it was confirmed that the weld beads should be considered for accurate fatigue life calculation when designing the welded joint of the offshore structure.

원형 부재는 연안 구조물에 가장 자주 사용되는 부재 중 하나이며, KT 연결부의 핫스팟 응력은 구조물의 피로수명에 큰 영향을 미치기 때문에 보다 정확한 응력집중계수를 계산하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 3차원 솔리드 요소를 이용하여 KT 연결부를 모델링하고 유한요소해석을 수행하여 해석결과를 이전 선행연구결과 및 노르웨이 선급규정의 제안식과 비교하여 검증을 수행하였다. 또한 균일압축하중조건하의 연결부 관련 무차원 매개변수 분석과 더불어 용접 비드의 기하학적 형상에 따른 핫스팟 응력 및 응력집중계수의 변화를 관찰하기 위해 매개변수를 변화해가며 수치해석을 수행하였다. 결과적으로 무차원 변수와 용접 비드간 상관관계, 응력집중계수에 대한 영향을 분석하고 정리하였다. 결과적으로 해양구조물의 연결부 설계시 정확한 피로수명 계산을 위해 용접 비드 형상을 고려해야 함을 확인하였다.