Finite Element Analysis of the Residual Stress by Cold Expansion Method under the Influence of Adjacent Holes

Cold expansion of fastener holes is a mechanical process widely used in the aerospace industry. This treatment leads to an improvement of fatigue behavior due to the developed compressive residual stresses on the hole surface. Despite its importance to aerospace industries, little attention has been devoted to the accurate modeling of the process. This study is devoted to the modeling and simulation of the residual stress resulting from the cold expansion of two adjacent fastener holes. Simultaneous cold expansion of two adjacent holes lead to much higher compressive residual stress than sequential cold expansion.

인접 홀의 영향을 받는 홀 확장 잔류응력의 유한요소해석

홀 확장법은 홀 주위에 압축 잔류응력층을 생성시킴으로서 균열 발생을 지연시키는 방법으로 항공산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 홀 확장 잔류응력의 분포는 홀 확장률, 맨드럴 삽입방향, 재료 물성치 등 여러 가지 홀 확장 피라미터에 따라 달라진다. 홀 확장 잔류응력층의 정확한 파악은 항공산업의 실제 설계에 있어서 매우 중요함에도 불구하고 이에 대한 연구는 상대적으로 부족하였다. 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 두 개의 인전한 홀에 홀 확장법을 적용하는 경우 대한 잔류응력 분포를 구하였다. 연구 결과 두개 홀에 동시에 홀 확장을 하는 경우가 순차적으로 홀 확장으로 하는 경우보다 더 유리한 잔류응력 분포를 얻을 수 있었다.