A Study on Effects of the Residual Stresses Around Cold Working Hole of the Aircraft Structure

항공기 구조물의 체결용 HOLE을 COLD WORKING 할때 생성되는 잔류응력의 영향연구

The objective of this research is to study effects of the residual stresses on the crack growth and the life of the structure, caused by cold working around the hole of the aircraft structure which will be jointed by rivets and bolts, etc. The compensated Morrow's equation, by experimental data from the materials AL7075-T6 and AL2024-T3, is suggested to calculate the values of the fatigue life prediction of the structure. Also, the compensated Forman's equation, by experimental data from a material AL7075-T6, is suggested to calculate the values of the crack growth prediction of the structure. It is founded that the calculated values from the suggested equations are almost close to the known values of the fatigue life prediction and the crack growth prediction. It is shown that this paper, associated with an initial research on the effects of residual stresses around hole, gives a direction to study the problem at the aircraft maintenance field.

본 논문은 항공기 구조물의 체결용 홀(hole)을 냉간가공(cold working)할때 홀주변에 생성되는 잔류응력이 균열발생 수명과 균열성장에 미치는 영향을 연구한 내용이다. 항공기용 재료로 많이 사용되는 AL7075-T6 및 AL2024-T3 시편으로 측정된 계수를 Morrow의 수명예측식에 적용하여 수정된 냉간가공(cold working)에 관한 수명예측식을 제안하였다. 수정된 계산식으로 얻어진 수명예측값과 실험에 의하여 이미 알려진 값이 비교적 일치함을 보여 이러한 재료에 대하여 수명예측이 가능함을 보였다. 균열성장 예측을 위해 역시 AL7075-T6 재료에 대하여 가중함수(weight function)방법으로 잔류응력 세기계수를 구하여 Forman의 균열성장 예측식을 수정하여 계산 한 결과 이 또한 알려진 실험값과 거의 일치함을 보여 실험에 사용한 재료의 구조물 해석에 유용 할 것으로 보인다. 본 연구는 항공기용 구조물의 홀주변을 냉간가공 (cold working)할 때 생성되는 잔류응력의 영향을 연구하는 기초적인 단계 일 뿐이며, 향후 실제 정비현장에서 적용 할 수 있는 대상분야와 연구 방향에 대한 보다 심층적 연구가 필요함을 보인다.