초록 ▼

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

구조물의 안전성 평가를 위해서는 체결부에 대한 정확한 해석 메커니즘에 대한 이해와 신뢰도 높은 유한요소 해석 프로세스는 필수적이다. 일반적인 구조물 체결 방식에는 기계적 체결과 접착 체결이 있다. 기계적 체결의 경우 볼트나 리벳 등을 이용하여 체결하는 방식으로 조립과 분해가 용이하여 유지보수가 매우 간편하다는 장점이 있다. 하지만 원공 주변부에서

구조물의 안전성 평가를 위해서는 체결부에 대한 정확한 해석 메커니즘에 대한 이해와 신뢰도 높은 유한요소 해석 프로세스는 필수적이다. 일반적인 구조물 체결 방식에는 기계적 체결과 접착 체결이 있다. 기계적 체결의 경우 볼트나 리벳 등을 이용하여 체결하는 방식으로 조립과 분해가 용이하여 유지보수가 매우 간편하다는 장점이 있다. 하지만 원공 주변부에서 응력 집중이 발생하며 추가 부품으로 인해 구조물의 무게가 증가한다는 단점이 있다. 반면 접착 체결의 경우 넓은 접착면적으로 인해 응력집중이 발생하지 않고 구조 경량화에 적합하지만 온도와 습도 같은 외부 사용환경에 민감하고 제작 시 표면처리 방식에 따라 체결 강도가 변하게 된다. 따라서 그 수명과 성능을 쉽게 예측하기 어려워 그 안전성을 확보하기 어려운 실정이다.
본 연구에서는 동종 및 이종재질의 기계적 체결부에 대한 파손하중 예측에 대한 연구가 수행되었다. 앞서 언급 했듯이, 기계적 체결의 경우 가공된 원공 근처에서의 높은 응력집중 현상으로 인해 파손이 발생하는데 이 현상을 실험적으로 보정 할 수 있는 특성길이 방법이 사용되었다. 기존에 제시된 특성길이 방법은 조임력이 고려되지 않은 순수 핀 체결부의 파손 예측에 사용되었는데, 본 연구에서는 볼트의 체결력으로 인한 조임토크를 고려하여 연구를 진행하였다. 체결부의 설계 변수로는 시편의 사이즈, 원공의 위치, 조임력의 세기 및 모재의 조합이 고려되었으며 복합재료의 파손 예측에는 직교 이방성 파손이론인 Tsai-Wu failure theory를 사용하였다. 유한요소 해석 프로그램인 Abaqus 6.14를 사용하여 마찰과 접촉을 고려한 비선형 하중해석이 수행되었다. 유한요소해석을 통해 구해진 파손하중 예측 값을 실제 실험으로 구한 파손하중과 비교해 본 결과, 5% 오차범위 내에서 파손하중이 매우 정확하게 예측됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 기존 특성길이 방법이 체결력이 고려된 기계적 체결부의 파손예측으로 확대 적용 될 수 있음을 보였고, 이로 인해 복합재료 볼트체결에 대해 기존보다 정확하고 정교한 파손 예측 프로세스를 확립 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Clamping force significantly affects the failure mechanisms of bolted joints. In order to predict the failure load of bolted joints, the effect of clamping force must be considered. In this paper, failure load prediction for composite joints with clamping force was conducted using a characteristic l...

Clamping force significantly affects the failure mechanisms of bolted joints. In order to predict the failure load of bolted joints, the effect of clamping force must be considered. In this paper, failure load prediction for composite joints with clamping force was conducted using a characteristic length method combined with Tsai-Wu failure criteria. Tensile and bearing tests and stress analyses were conducted to determine tensile and compressive characteristic lengths. A characteristic curve was used to perform failure load prediction for single lap-shear bolted joints. This prediction was accompanied by experiments and stress analysis. The predicted failure load was compared with the actual failure obtained from experiments, and the results were found to be in good agreement.

주제어