[논문]형상봉의 모양이 홀확장 잔류응력 분포에 미치는 영향에 대한 유한요소해석

장재순; 조명래; 양원호

형상봉의 모양이 홀확장 잔류응력 분포에 미치는 영향에 대한 유한요소해석
The Finite Element Analysis of the Mandrel Shape's Influence on the Residual Stress Distribution by Cold Expansion Method 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.23 no.9 = no.186, 2006년, pp.127 - 133

장재순 (성균관대학교 기계공학과) , 조명래 (인덕대학 컴퓨터응용설계) , 양원호 (성균관대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Cold expansion method is used to protect a fatigue fracture from fastener hole in the structure and aerospace industry. Cold expansion is that an oversized tapered mandrel goes through the hole and produces a compressive residual stress as well as plastic deformation around the hole. Here, mandrel shapes are one of the factors which are influenced on the residual stress distribution by cold expansion method. This paper, according to mandrel shapes (diameter of mandrel, length of mandrel and length of taper), we are performed a finite element analysis of residual stress distribution by cold expansion method. From this study, it has been found that diameter of mandrel and length of taper are an important factor which was generated a low compressive residual stress surround of fastener hole by cold expansion method.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이번 연구에서는 형상봉의 모양이 홀확장법 적용 후 발생되는 잔류응력에 미치는 영향을 유한요소 해석을 통하여 알아 보았고 다음과 같은 결론을 얻었다.

가설 설정

2) 형상봉 "B" 의 길이(흘팽창 유지 시간)는 전체생성되는 잔류응력분포에 큰 영향을 미치지 않는다.

제안 방법

Fig. 2 와 같이 형상봉의 모양 중에 "A" 길이를흘의 지름(6mm)을 기준으로 1%50%까지 다양하게 변화 시켜 각각 유한요소해석을 함으로써, 형상 봉의 "A" 크기에 따른 잔류응력 분포의 변화를 알아 보았다.
실제 상황과 동일한 조건을 주기 위해 패스너 (fastener)가 홀 속으로 이동하도록 설정하였다. Fig. 3 은 흘확장 해석을 위한 유한 요소망으로써, 형상봉이 흘을 관통하도록 하였으며, 이때 형 상봉이 홀을 완전히 관통하는데 총 변위를 80 번의 증분으로 나누어 해석하였고, 형상봉을 강체 (rigid body)로 취급하여 강체요소(rigid element)를 적용하였으며, 형상봉의 회전 중심축에 기준 절점을 설정하여 기준절점을 통해 형상봉이 이동하도록 하였다. 또한 형상봉과 흘 면 사이에는 접촉(contact)처리를 통해 서로 파고들지 못하게 하였다.
5 는 실험장치의 모습이다. Fig. 4 와 같이 시편(60X60X6mm)을 제작하고 홀확장법을 통해 발생된 잔류변형률을 시편에 붙인 스트레인 게이지를 통해 측정하였다. 이때, 스트레인 게이지는 x/y 방향 변형율을 동시에 측정 할 수 있는 TML 사의 응력구배 측정용 FCV-1- 11-005LE 모델을 사용하였다.
유한요소 해석에 있어서 항공기 부품으로 사용되는 A16061-T6 합금 모델을 사용하였으며, 잔류응력 생성의 정확한 해석을 위해 탄소성 물성 (진 응력-진변형률선도)3 을 구하여 해석에 반영하였다. 또한, 탄성계수 (Young's modulus) E 는 T2GPa 을 사용하였다.
유한요소 해석의 타당성을 입증하기 위하여홀확장 실험을 하였다. Fig.

대상 데이터

본 연구에서는 중앙에 지름 6mm 의 홀이 있는 60X60mm 인 정사각형 평판에 홀확장법을 적용하는 모델을 설정하였으며, 유한요소해석 시간을 고려하여 대칭성을 적용한 1/4 모델로 구성하였다. 실제 상황과 동일한 조건을 주기 위해 패스너 (fastener)가 홀 속으로 이동하도록 설정하였다.

이론/모형

4 와 같이 시편(60X60X6mm)을 제작하고 홀확장법을 통해 발생된 잔류변형률을 시편에 붙인 스트레인 게이지를 통해 측정하였다. 이때, 스트레인 게이지는 x/y 방향 변형율을 동시에 측정 할 수 있는 TML 사의 응력구배 측정용 FCV-1- 11-005LE 모델을 사용하였다. 맨드럴이 들어가는 쪽 시편 표면의 반지 름방향과 접 선방향에 서 의 스트레 인값을 측정 하여 얻은 결과와 유한요소해석을 통하여 얻은 결과를 홀면으로 부터의 거리(R)를 홀의 지름(r)로 나누어 정리하여 그 값을 비교하여 Fig.
2 의 라벨 "A", "B", "C" 조건의 변화 별로 각각 모델링하여 해석에 적용하였다. 이때, 유한요소 해석 프로그램은 ABAQUS, ver 6.4 8 와 PATRAN 2005 를 사용하였다.

성능/효과

3) 형상봉 "C" 의 길이(홀확장 속도)가 길어질수록맨드럴의 삽입면 부근에서 더 유효한 잔류응력이 발생한다.

후속연구

4) 위에 결과들을 고려하여 최적의 흘확장 잔류응력 분포를 위한 형상봉의 모양을 설계 할 수 있을 것이다.

참고문헌 (8)

Pavier, M. J., 'A finite element simulation of the cold working process for fastener holes,' J. Strain Anal., Vol. 32, pp. 287-300, 1997

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Papanikos, P. and Mequid, S. A., 'Elasto-plastic finite element analysis of the cold expansion of adjacent fastener holes,' J. Mater. Process. Technol., Vol. 89-90, pp. 424-428,1999

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Jang, J. S., Yang, W. H. and Kim, C., 'Analysis for the residual stress by cold expansion method and interference fit,' J. Korea. Soc. of Mech. Eng., Vol. 26, No. 8, pp. 1615-1622, 2002

원문보기 상세보기
Kim, C., Kim, D. J., Seok, C. S. and Yang, W. H., 'Finite element analysis of the residual stress by cold expansion method under the influence of adjacent holes,' J. Mater. Process. Technol., Vol. 153-154, pp. 986-991,2004

상세보기
Chakherlou, T. N. and Vogwell, J., 'The effect of cold expansion on improving the. fatigue life of fastener holes,' Eng. Fail. Analy., Vol. 10, pp. 13-24, 2003

상세보기
Yoo, J. S., Choi, S. Y., Song, J. H., Song, C. H. and Lim, W. K., 'Fatigue Crack Retardation by Concurrent Cold-Expansion and Ring-identation,' J. Korea. Soc. of Mech. Eng., Vol. 21(A), No.2, pp. 305-316, 2002

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Lee, H. W. and Park, Y. S., 'Distribution Characteristics of Residual Compressive Stresses Induced by Shot-peening in the Aircraft Structural Material,' J. Korean Soc. Precision Eng., Vol. 21, No. 5, pp. 149-157,2004

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ABAQUS User's Manual, Ver. 6.4, HKS Inc., USA

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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