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문제 정의
- 본 논문에서는 산업현장의 생산자동화 시스템들에서 발생할 수 있는 프레팅 피로현상에 관하여 강건한 시스템 설계 및 부품의 적절한 정비시점 예측이 가능할 수 있도록 3차원 유한요소해석에 기반을 둔 시뮬레이션 방법을 연구하였다. 본 연구는 Nowell[10, 11] 등이 제안한 평균응력개념인 임계응력체적법을 3차원 유한요소해석결과에 반영할 수 있도록 접촉표면에서의 각 요소 내에 적분 점들에서의 응력과 변형률의 평균값을 위험 단면 SWT-모델에 사용하였다.
- 그리고 그들은 적절한 크기의 체적당 응력값과 변형률값을 활용한 임계응력체적법을 제시하였다. 본 논문에서는 이러한 평균응력개념을 유한요소모델에 적용하기 위해 유한요소의 각 절점에서의 절점응력과 절점변형률 대신 각 요소의 적분점들에서의 응력들과 변형률들의 평균값인 요소응력과 요소변형률 값들을 사용하고자 한다.
- 하지만 2차원 평면변형률 상태의 수치해석으로는 평판 시험편의 폭 방향 영향성을 검토할 수 가 없다. 본 연구에서는 3차원 유한요소해석을 통해 패드와 평판 시험편 간 접촉 폭의 길이에 따른 영향성을 검토하고자 한다. Table 3에 나타낸 Ti6Al4V재질의 모델 3에 대하여 시험편의 폭 길이가 2, 4, 그리고 6 mm인 경우에 대한 유한요소해석을 수행하여 그 결과 값들을 Fig.
- 실린더 패드와 평판 시험편 간 프레팅 피로현상을 분석하기 위해 본 연구에 적용된 유한요소법에 기초한 수치해석적 방법의 유효성과 타당성을 부분슬립 조건하에서 수행된 Araüjo 와 Nowell[10]에 의한 프레팅 피로시험 결과들을 활용하여 검토하고자 한다.
- 유한요소해석에 의한 접촉표면에서의 헤르츠 접촉응력과 전단 접촉응력의 분포도를 이론해와 비교하여 그 정확성과 유효성을 보이고자 한다. Table 3에 나타낸 Ti6Al4V의 모델2에 대하여 패드에 수직하중만 인가되는 1단계의 끝 시점에서의 헤르츠 접촉응력의 분포도와 패드에 접선력과 평판 시험편에 인장응력이 같은 위상으로 가해지는 2단계의 끝 시점에서의 전단 접촉응력 분포도를 평면변형률 상태로 유한요소해석한 결과와 이론해를 함께 나타내면 각각 Fig.
가설 설정
- 논문에서는 위험단면 SWT-파라미터를 Γ이라 표기할 것이다.
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