가중함수법과 유한요소해석에 의한 기계적 체결부에 존재하는 타원형 모서리균열의 임계 경사각 해석

Abstract

항공기 동체에 널리 사용되고 있는 기계적 체결은 응력집중 및 접촉압력 등으로 인해 체결부로부터의 균열발생 가능성이 상대적으로 높다. 본 연구에서는 가중함수법을 적용하여 기계적 체결부에 존재하는 경사진 타원형 모서리균열의 표면점과 최심점에서의 혼합모드 응력확대계수 해석을 수행하였다. 가중함수에 포함된 미정계수들은 기준하중에 대한 유한 요소해석으로부터 구하였다. 경사각에 따른 응력확대계수의 변화를 해석하여 모드 I 응력 확대계수가 최대가 되는 임계 경사각을 결정하였고, 간극의 크기와 균열깊이가 임계 경사각에 미치는 영향을 조사하였다. There is the high possibility of crack initiation from mechanical joints, which are widely used in aircraft fuselages, due to the development of stress concentration and contact pressure. In this paper, the mixed-mode stress intensity factors at the surface and deepest points of an inclined quarter elliptical corner crack in mechanical joints are analyzed by the weight function method. The coefficients included in the weight function are obtained by finite element analyses for reference loadings. Critical angle at which mode I stress intensity factor becomes maximum is determined by analyzing the variation of stress intensity factors along incline angle of crack and the effects of the amount of clearance and crack depth on the critical angle are investigated.