• 한국철도학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.546-553
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• 2007

본 연구는 압입축에 프레팅이 발생할 경우 프레팅 마모에 의한 접촉형상의 변화가 접촉응력의 분포, 균열발생 위치에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 압입축의 프레팅 피로실험시 측정한 접촉면의 프로파일을 이용하여 유한요소 해석을 수행하고 피로 사이클별 마모형상 변화에 따른 접촉면의 응력 변화를 분석하였다. 접촉면의 응력 해석결과를 이용하여 프레팅 피로손상 파라미터와 다축 피로이론를 적용하여 마모에 따른 균열발생위치의 변화를 해석하고 실험과 비교, 분석하였다. 프레팅 마모에 의해 접촉 끝단의 응력집중은 초기에 급격하게 감소하며, 마모가 진행될수록 응력집중의 위치는 접촉끝단에서 안쪽으로 이동한다. 따라서 프레팅 마모에 의한 접촉응력의 변화가 균열발생 위치의 변차와 다중균열발생의 주요원인임을 명확히 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1229-1235
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• 2011

신뢰성이 가장 우수한 프레팅 피로손상 파라미터를 찾아내기 위해 알루미늄 합금 A7075-T6 을 대상으로 피로시험을 수행하였다. 시편 표면에 홈을 가공하여 패드 접촉압력에 따라 패드-시편 접촉면에서 프레팅 피로균열이 발생하거나 또는 홈에서 일반 피로균열이 발생할 수 있게 하였다. 광학현미경을 이용하여 균열의 발생위치와 방향을 측정하고, 문헌에서 가장 많이 사용되는 프레팅 피로손상 파라미터들의 신뢰성을 평가하였다. 파라미터 값과 최대손상평면 방향을 산출하는데 필요한 응력과 변형률 자료는 유한요소해석으로 산출하였다. 전단모드 피로파손을 가정하는 Fatemi-Socie 파라 미터와 McDiarmid 파라미터가 가장 신뢰성이 높은 것으로 판명되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.642-652
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• 2009

항공기 주구조에 많은 부분은 겹침이음 형태의 조립구조이며 이러한 구조는 프레팅 손상으로 인해 단순피로에 비해 현저히 수명이 감소된다. 특히 노후 항공기의 경우 프레팅 피로균열은 감항안전을 저해하는 중요한 요인으로 최근 대두된 수명연장 문제와 관련해서도 손상허용성 평가에 프레팅 피로수명 예측이 필수적으로 요구되고 있다. 이러한 배경으로 본 연구에서는 볼트 체결력이 서로 다른 겹침이음 구조시편에 대하여 일련의 프레팅 피로시험을 수행하고 탄소성 접촉응력 유한요소해석 결과로부터 프레팅 파라미터를 구하고 균열발생 및 성장 수명예측 모델식과 최근 제안된 수정 모델식을 통하여 프레팅 피로수명을 예측하였다. 또한 시험결과와 비교분석함으로써 실제 항공기 겹침이음 구조에 프레팅 피로수명 예측 모델식의 적용 유효성을 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권1호
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• pp.8-17
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• 2003

항공기 주구조에서 맞대기중첩연결(Butt Lap Joint) 구조는 저속균열성장 개념의 손상허용설계를 한다. 이러한 연결부 구조는 볼트나 리벳 구멍 가장자리의 부재간 접촉면에서 프레팅에 의한 피로균열이 발생되어 다지점 균열성장 거동을 하는 경우가 많다. 본 연구에서는 초기 모서리균열을 내재한 볼트연결 맞대기중첩연결 구조시편에 프레팅 조건을 달리하여 비행하중스펙트럼 하에서 피로균열 성장거동을 실험적으로 분석하고 잔여강도를 비교하여 프레팅이 균열성장과 손상허용성에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한 기존의 응력강도식으로 모서리균열의 성장패턴을 예측하고 실험결과와 비교 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1137-1143
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• 2015

프레팅 피로균열의 2단계 성장과 분지, 즉 균열이 경사방향으로 성장하다가 방향을 전환하여 수직방향으로 성장하는 과정을 유한요소법으로 해석하였다. 해석에서 A7075-T6의 프레팅 피로실험자료를 이용하였다. 균열성장방향을 결정하는 기준으로 최대 접선응력확대계수, 최대 접선응력확대계수범위, 최대 균열성장속도의 적용 가능성을 검토하였다. 하나의 기준으로는 분지 전후의 균열성장방향을 모사할 수 없고, 분지 전후에 다른 기준을 적용하면 모사가 가능하였다. 또한 분지가 발생하는 균열 길이를 결정하는 방법도 제시하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권7호
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• pp.601-611
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• 2007

기계적 체결로 조립된 대부분의 항공기 구조는 볼트나 리벳구멍 가장자리의 부재간 접촉면 또는 체결구멍 부위에서 프레팅 손상을 받게 된다. 이러한 프레팅 부분슬립 경계부위에는 높은 접촉응력이 유발되고 이로 인해 프레팅 피로균열이 조기에 발생되어 피로수명을 현저히 감소시키게 된다. 본 연구는 2024-T351 알루미늄 합금판에 대하여 서로 다른 프레팅 조건하에서 일련의 프레팅 피로실험을 수행하여 역학적 파라미터와 프레팅 접촉조건 변수들과의 정량적 연계성을 검토하였다. 그리고 역학적 파라미터를 기초로 하는 기존의 수명예측 모델의 유효성을 분석하고 수정 적용하였다. 또한 파라미터 변화에 따른 접촉면에서의 응력 및 변형률 변화 거동을 고찰하기 위하여 탄소성 유한요소해석을 통하여 접촉응력을 해석하고 프레팅접촉 파라미터들과 피로균열 발생수명 사이의 관계에 대해 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제33권10호
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• pp.1091-1098
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• 2009

In this paper, the procedure to estimate fatigue crack initiation life has been established by considering fretting wear and multiaxial stress states on the contact surface of press-fitted shafts. And a method to calculate the local friction coefficient during the running-in period of fretting wear process has been proposed. The predicted result of worn surface profile in the press-fitted shaft with non-linear local friction coefficient can avoid excessive wear depth estimation compared with that for the case of constant local friction coefficient. Furthermore, the predicted fatigue crack initiation lives based on Smith-Watson-Topper model considering the fretting wear are in good agreement with the experimental data. Consequently, the present method is valid not only for predicting worn surface profile, but also for assessing fatigue crack initiation lives considering the fretting wear during the running-in period in press fits.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권7호
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• pp.1185-1192
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• 2003

Governing parameters for determination of the location of crack initiation and direction of crack initiation were investigated by performing fretting fatigue tests and analysis on Al 2024-T351. Fatigue tests were carried out using biaxial fatigue machine. It was shown that the dominant fatigue crack tended to initiate at the outer edge of one of the four bridge pads, growing at an angle beneath a pad, before turning perpendicular to the orientation of the axial load. Distribution of stresses generated during fretting fatigue loading along the interface was calculated by elastic FE simulation. It can be known that the location of crack initiation can be predicted by using the maximum tangential stress range. Futhermore, the crack initiation direction can also be predicted by a maximum tangential stress range.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권6호
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• pp.701-709
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• 2007

To clarify the characteristics of surface damage due to fretting in press-fitted shaft, experimental methods were applied to small scale specimen with different bending load condition. Fatigue tests and interrupted fatigue tests of press-fitted specimen were carried out by rotate bending fatigue test. Macroscopic and microscopic characteristics were examined using scanning electron microscope (SEM), optical microscope or profilometer. It is found that small fatigue cracks are nucleated early in life regardless of bending stress, and thus the most portion of fatigue life on press fits can be considered to be crack propagation process. Most of surface cracks are initiated near the contact edge, and multiple cracks are nucleated and interconnected. Furthermore, the fretting wear rates at the contact edge are increased rapidly at the initial stage of total fatigue life. It is thus suggested that the fatigue crack nucleation and propagation process is strongly related to the evolution of surface profile by fretting wear in press fits.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.103-109
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• 2005

Since fretting fatigue damage accumulation occurs over relatively small volumes, the role of the microstructure is quite significant in fretting fatigue analysis. The heterogeneity of discrete grains and their crystallographic orientation can be accounted for using continuum crystallographic cyclic plasticity models. Such a constitutive law used in parametric studies of contact conditions may ultimately result in more thorough understanding of realistic fretting fatigue processes. The primary focus of this study is to explore the influence of microstructure as well as the magnitude of the normal force and tangential force amplitude during the fretting fatigue process. Fretting maps representing cyclic plastic strain behaviors are also developed to shed light on the cyclic deformation mechanisms.