초록 ▼

용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

볼트는 공업적으로 매우 중요한 기본 기계요소 중의 하나이며 각종 기계구조의 부재 체결에 널리 사용되고 있다. 따라서 볼트 조인트에서의 볼트의 거동을 정확하게 예측하여 피로 수명을 유추하는 것은 합리적 설계를 위하여 점점 더 중요하게 부각되고 있다. 또한 볼트의 체결부에서는 그 형태의 특성상 노치(notch) 효과에 의한 응력 집중부위가 많으므로 체결상태하의 볼트 응력을 해석하기 위해서는 이들 노치 효과와 접촉 거동을 포함하여 해석하여야 한다. 그럼에도 불구하고 기존의 연구에서는 정하중에 대한 연구는 활발하나 피로하중에 대한 연구는 그렇지 못하다. 따라서 본 논문의 ...

볼트는 공업적으로 매우 중요한 기본 기계요소 중의 하나이며 각종 기계구조의 부재 체결에 널리 사용되고 있다. 따라서 볼트 조인트에서의 볼트의 거동을 정확하게 예측하여 피로 수명을 유추하는 것은 합리적 설계를 위하여 점점 더 중요하게 부각되고 있다. 또한 볼트의 체결부에서는 그 형태의 특성상 노치(notch) 효과에 의한 응력 집중부위가 많으므로 체결상태하의 볼트 응력을 해석하기 위해서는 이들 노치 효과와 접촉 거동을 포함하여 해석하여야 한다. 그럼에도 불구하고 기존의 연구에서는 정하중에 대한 연구는 활발하나 피로하중에 대한 연구는 그렇지 못하다. 따라서 본 논문의 유한요소해석을 통하여 피로수명을 계산하였다. 본 논문에서는 체결된 볼트의 최대 유효응력(effective stress)을 구하기 위해 탄-소성, 다중 접촉 유한요소해석 모델을 사용하였으며 접촉면은 마찰이 없는 축대칭 모델로 가정하여 여러 피로하중 조건에 따라서 해석하였다. 볼트와 너트에 사용된 재료로는 SAE steel class 4.6과 class 8.8을 사용하였고 수정된 Manson's universal slopes식을 사용하여 피로수명을 계산하였다. 먼저 유한요소해석을 통하여 피로 파괴가 발생하는 위치를 확인한 후주어진 응력하에서 변형률의 범위를 계산한 뒤 피로수명을 계산하였다. 이 값들은 이론식인 Neuber's rule과 Strain-Energy Density에 의해서 구한 피로수명 값들과 비교하였다. 체결된 볼트에서 소성변형의 발생시 Neuber's rule만이 피로수명을 보수적으로 예측하여 설계식으로 적합함을 알 수 있었다. 마지막으로 본 논문에서는 체결나사의 수명을 향상시키기 위해 너트의 피치를 증가시켜 피로수명이 증가됨을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

A bolted joint is one of the most important elements in machine structures. The accurate predict of fatigue life in joints is increasingly important for better reliability of machine design. The present analysis is focused on notch effect and contact behavior between bolt and nut with stress concent...

A bolted joint is one of the most important elements in machine structures. The accurate predict of fatigue life in joints is increasingly important for better reliability of machine design. The present analysis is focused on notch effect and contact behavior between bolt and nut with stress concentration at roots of loaded bolt. There have been many studies for bolts under the static load. This study is carried out to calculate fatigue life for bolted joints using finite element analysis(FEA). In this study, elastic-plastic multi-body contact finite element analysis is performed to determine maximum effective stress for bolted joints. The contacting surfaces are assumed to be unbonded and frictionless. Multi-body contact analysis is performed under the assumption of axi-symmetric stress state for various loading conditions. Materials for bolt and nut are SAE steels class 4.6 and class 8.8. With calculated strain ranges, fatigue life is calculated of a Modified Manson's universal slopes. At first, the maximum effective stress is calculated at a critical point where failures is likely to occur. For each range of applied stress, strain range( Δε) is also calculated. Fatigue life is estimated at the place of maximum stress occurred a Modified Manson's universal slopes. Fatigue life calculated from FEA results is compared with the results from both Neuber's rule and Strain-Energy Density(Glinka's rule). It is founded that bare bolt loading underestimates the cyclic strains, nut-loading bolt, and compared to Nueber's rule overestimates the cyclic strains and mean stresses. Finally this paper suggests a modified nut of larger pitch to improve fatigue life for a bolted joint. It is shown that the strains as well as the stress level are reduced at the critical section of the bolt with it.

주제어