선형탄성파괴역학에서 특히 균열 쉘의 응력집중계수 산정을 위해 p-version 유한요소법에 기초한 선진유한요소기법이 제안되었다. 세가지 균열된 쉘 예제를 통해 응력집중계수 산정은 종래의 h-version 유한요소모델에 비하여 p-version 유한요소 모델이 수렴성과 정확도 면에서 훨씬 더 적합함을 보여주고 있다. 이 기법의 주요 이점은 근사해의 정확도가 요소분할이나 균열선단요소 또는 혼합형 변분원리등의 특별고려가 없이 확보될 수 있다는데 있다.
Sometimes open holes are required for the function and the weight reduction of structure and machinery. However, the serious stress concentration occurs because of the geometric discontinuity caused by the holes and cutting section. In this study, it is attempted to obtain the stress concentration coefficients of the inner surface of the hole boundary by changing the position and the shape of holes on the homogeneous isotropic plate. And the effects on the plate are investigated. The results show that the stress level becomes low and the distribution area widens the position of stress concentration changes as the ratio a/b increases and change to a circle. And as the ratio a/l decreases, the stress concentration reduces. As the plate with three holes. the stress $\sigma$$\_$x/ and $\tau$$\_$xy/ of hole 1,3 becomes high, especially $\sigma$$\_$x/ dominant and high.
Most of mechanical structures are combined of substructures such as beam and/or plates. There are few system with unibody structures but are not a few systems with united body structures. Generally the dynamic analysis of whole structures is perform ed under alternating load. However, the analysis of each joint area is more important than others for zero severity. This paper presents the results of analysis of concentration stress in bolt jointed structure with variable preload. At frist, a static vibration test was performed to find out a nominal stress of bolt joint ed plates from the relationship between natural frequency and nominal stress. Then a concentration stress was computed at contact point between bolt and plate in the structure. It is believed that the proposed method has promising implications for safer design with fatigue quality index of stress concentration factor and has merit for cost down and saving time at the beginning of vehicle development.
구조물과 기계부품에 부하를 주는 하중은 여러가지 종류가 있고, 이에 따르는 파괴의 형식도 여러가지가 있다. 그중에서도 연강압연용 로울러, 베어링 레일등은 집중 압축하중을 받는데 이들 부재의 파괴사고가 빈번히 일어나고 잇다. 압축에 의한 파괴 중 frectting, 피팅등과 같은 마모 현상은 두 재료의 표면이 서로 미끌어질때 일어나며, 이것이 공구나 기계부품의 성능과 수명을 저하시키는 주원인이 되며, 이러한 궁구나 기계 부품을 수리 또는 교환을 하기위한 인적, 경제적 손실은 막대하다. 본 연구에서는 금형등 공구의 마모편이 발생되는 마지막 과정인 크렉의 성장을 고찰하기 위하여 Sub-surface크랙 모델을 설정하여 2차원 유한요소 법으로 경계층 근방에 크랙이 존재하는 반무한 평면에 집중하중이 작용할때의 응력확대계수를 해설하였는데, 일반화된 해석법으로 혼합모드에서의 응력확대계수를 결정하였다.
Fatigue life estimation by the theoretical stress concentration factors are, in general, considerably different from test results. And in calculating stress concentration factor, it is very difficult to consider actual geometry and material property which are the notch shapes, imperfections or defects of materials such as porosities inclusions and casting defects, etc. Therefore, the paper deals with the experimental method to find out the more exact stress concentration factors by measuring the strain distributions on each specimen by 3D-ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry) System. Then the fatigue lives are compared between theoretical calculations using stress concentration factors determined by 3D-ESPI system and fatigue test results.
기계구조물 설계시 파손이나 갑작스런 붕괴를 방지하기 위하여 응력집중을 실험적으로 측정해야 할 필요가 있다. 본 연구에서는 중앙에 원형구멍이 있는 외팔보 시편의 응력집중계수를 스트레인 게이지와 광탄성법으로 측정하였다. 스트레인 게이지법에서는 구멍 주위에 3개의 스트레인 게이지를 부착하여 측정된 값으로부터 외삽법을 사용하여 구멍에 인접한 지점에서 최대 변형률을 추정하였다. 광탄성법에서는 두 가지 측정법, 즉 배비넷-솔레일 보상법과 위상이동법을 이용하여 응력분포를 측정하였다. 스트레인 게이지와 광탄성법에 의한 측정값들을 서로 실험오차 이내로 근접하였다.
제2장에서 선형타성체에 대한 파괴역학의 일반적인 개념을 약술하였다. 즉 응력확대계수(K) 와 응력집중계수($1_{4}$)의 차이, 에너지 해방율(1$\sub$y)및 $_{4}$와 K의 관계를 이론적으로 살펴보았다. 물론 식(2-35) 및 (2-36) 등은 균열전파 경로가 직선이 아닌 경우에 적용한다는 것은 무리가 있으나 전체적인 이해를 돕기위해서 앞에서와 같이 기술하였다. 세가지 경우의 응력확대 계수 $_{4}$, $_{4}$및 $_{4}$는 하중과 균열의 크기 및 시편의 크기 또는 균열이나 결함을 포함 하고 있는 기계요소 및 구조물의 기하학적인 형상에 관련이 되어져서 결정이 된다.
횡등방성 압전재료에 기하학적 비대칭인 쐐기균열문제를 해석하였다. 기계적 집중면외하중과 전기적 집중 면내하중이 쐐기표면 점에 작용하고 있고, 반면에 균열면 한점에는 기계적 집중하중만 작용한다. 균열면은 침투형 얇은 슬릿으로 가정하여, 전기변위의 수직성분 및 전위가 균열면을 가로질러 연속으로 두었다. Mellin 변환을 사용하여 문제를 수식화하고, Wiener-Hopf 식을 유도하였다. 이 식을 풀므로써 폐형으로 주어지는 해를 얻었다. 임의 균열길이나 경사각, 쐐기각에 대해서도 적용이 가능한 응력 및 전기변위 강도계수를 구하였다. 장의 강도계수들은 전기적 하중에는 무관하고, 전기변위강도계수는 응력강도계수만의 함수로 표현되었다. 전기장 강도계수는 영으로 계산되었다. 또한 에너지방출률을 얻었다. 이 해는 중첩에 의하여 임의로 분포하는 전기기계하중문제에 대한 해를 제공하는 기본해로 사용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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