초록
완전접촉 문제를 이론적으로 해석하기 위해서 점근해법이 많이 사용된다. 점근해로서의 응력장은 특이항 만으로 구성되므로 접촉경계로부터 멀어질수록 정확도가 감소한다. 이에 반해 유한요소해석 방법은 요소크기의 제한으로 인해 완전접촉 문제에서의 응력특이성을 엄밀히 표현할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 이론적 해법을 보조하고 또 그와 비교하기 위해 응착접촉 상태에 있는 완전접촉 문제를 이론적으로 해석한 후, 모아레 실험 및 유한요소해석 방법으로 접촉부 부근의 응력장을 분석하였다. 실험은 알루미늄과 구리 합금을 접촉각 $120^{\circ}$, $135^{\circ}C$로 가공하여 수행하였으며 모아레 무늬로부터 얻은 변위장과 유한요소해석을 수행한 결과와 비교하였다. 이로부터 타당성이 확보된 수치적 방법을 이용하여 실험조건에서의 일반화 응력확대계수와 접촉부 응력장을 구하여 이론 해와 비교하였으며, 접촉경계로부터 멀어질 때 나타나는 이론과 수치 해의 차이를 분석하였다.
Asymptotic method has been often used to theoretically analyze the complete contact problem. The error of the asymptotic results increases as the distance from the contact edge increases. The singularity cannot be properly obtained from a finite element (FE) analysis owing to the finiteness of the element size. In the present work, the complete contact problem in bonded condition is analyzed using a combined experimental-numerical approach to assist and/or compare with the asymptotic results. Al and Cu alloys are used for the material combination of the punch and substrate. 120 and 135 degrees are used for the punch angle. The FE models are validated by comparison of displacement distributions obtained by the FE analysis and $moir{\acute{e}}$ experiment. Generalized stress intensity factors are evaluated using the validated FE models. Stress field in the vicinity of the sharp contact edges obtained from the FE and asymptotic analyses are compared. The discrepancies are also discussed.
