The development of mongrel singular element with J-integral and the toughness test for Al 7075-T6 wing spar

J적분을 첨가한 mongrel 특이요소 개발 및 Al 7075-T6 wing spar파괴인성 실험

In this paper, the mongrel singular element with 6 node triangle and 8 node quadrilateral element with J-integral are developed and applied to the various plane crack problems for the isotropic material. The convergence nature is excellent for various crack size with even coarse mesh using the direct method. But the results of the mongrel element with J-integral are worse than the former's ones. Fracture tests were conducted on precracked CT specimens. Results show that, for 7075-T6 aluminum wing spar materials, the fracture toughness is 31.06 ksi.inch $\frac{1}{2}$ in the L-T direction.

본 논문에서는 Mongrel원리를 적용한 6절점 삼각형 특이 요소와 8절점 사각형 요소를 사용하여 등방성 재료의 평면균열문제에 대한 응력확대계수를 직,간접적으로 구함으로서 그 수렴성을 입증하였다. 평면균열문제의 경우, 전 영역의 균열크기에 걸쳐 동일한 분할 형태와 요소 수에서 Mongrel 특이요소를 균열끝 요소로 사용하여 직접 구한 응력확대계수가 J-적분을 통해 간접 계산된 응력확대계수에 비해 정해에 잘 일치하였다. 또한 항공기 수명관리의 핵심이라 할 수 있는 피로균열 성장해석을 위한 기초실험으로서 F-5 날개 스파 Al 7075-T6의 CT시편을 채취하여 파괴인성실험을 수행한 결과 L-T방향 파괴인성치는 31.06 ksi.inch$\frac{1}{2}$ 이었다.