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다중손상균열이 존재하는 2024-T3 알루미늄의 피로균열 거동예측에 관한 연구 = A Study on the Prediction of Fatigue Crack Behavior of the Multiple Site Damage on the A1 2024-T3

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도서 상세정보
자료유형 :	(군대학) 학위논문
분류기호 :	393.8
서명/저자사항 :	다중손상균열이 존재하는 2024-T3 알루미늄의 피로균열 거동예측에 관한 연구= A Study on the Prediction of Fatigue Crack Behavior of the Multiple Site Damage on the A1 2024-T3/ 백승규.
발행사항 :	서울: 국방대학교, 2010.
형태사항 :	48 p.; 27 cm.
일반주기 :	지도교수 신기수
학위논문주기 :	학위논문(석사) -- 국방관리대학원,: 무기체계전공, 2010
언어	한국어

원문
원문보기 :	다중손상균열이 존재하는 2024-T3 알루미늄의 피로균열 거동예측에 관한 연구 = A Study on the Prediction of Fatigue Crack Behavior of the Multiple Site Damage on the A1 2024-T3

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항공기 동체 및 날개의 표피는 Al 합금의 얇은 판으로 되어 있고, 판들은 리벳으로 고정되어 서로 연결되어 있다. 일반적으로 서로 이웃하는 리벳구멍에서 다수의 균열이 발생하여 성장하게 된다. 반복하중이 리벳구멍 근처에서의 피로균열 성장을 초래하며, 나아가서는 광범위한 피로손상(WFD : widespread fatigue damage)을 야기 시킨다. 이와 같이 서로 이웃하는 리벳 구멍에서 다수의 균열이 발생, 성장하여 광범위한 피로손상을 일으키는 현상을 다중손상균열(MSD : multiple-site damage)라 한다.
리벳구멍 주위에서 동시에 여러 군데에서 발생하는 다중손상균열(MSD) 문제로서 오래 전부터 많은 연구가 되어 왔다. 1988년 미국의 Aloha Airline 보잉 737 여객기가 동체의 일부가 찢어나가 비상착륙한 사고는 사고 원인이 다중손상균열인 사례가 있었다. 공군이 운영 중인 C-000 항공기 Flap 하부 Skin의 Rib와 Spar Joint 부위에서 다중손상균열 결함이 나타났다.
과거의 연구에서는 대부분의 다중손상균열 결함은 장기 사용 항공기 동체부위에서 주로 발생하였으며, 이에 따라 손상 특성에 대한 연구도 주로 동체의 Lab Joint 부위에 대해 수행되어 왔다. 결함원인은 비행 중 동체 표피에 작용하는 반복하중에 의해 리벳구멍 주위에 다수의 피로균열이 진전된 것으로 연구되었다.
본 연구에서는 다중손상균열 결함이 존재하는 알루미늄 2024-T3에 유한요소법 이론을 이용하는 구조해석 프로그램을 활용하여 알루미늄 2024-T3 시편에 대한 균열 성장에 대해 예측을 하고, 피로실험을 통해 피로수명 및 잔류강도(Residual Strength)를 검증하였다. 이를 위해 전후처리로 상용 소프트웨어인 MSC.Patran 2010을 사용하였으며, 유한요소해석을 위하여 MSC.Nastran을 사용하였다. 또한 피로해석은 MSC.Fatigue로, 강도해석은 MSC.Marc를 사용하여 연구를 수행하였다.
다중손상결함이 존재하는 알루미늄 2024-T3에 피로균열 진전거동에 대해 피로실험 및 구조해석을 수행한 결과 인접한 Rivet Hole 주위에서 균열이 균등하게 진전되는 것을 확인하였고, 균열은 여러 개의 Hole에서 다중손상균열(MSD) 형태로 성장하여 연결되었으며 연결된 균열은 잔류강도가 점차 저하되는 광범위 손상(WFD) 형태로 진전되는 경향을 보였다. 피로시험 시 균열길이가 진전될 시 해당 피로수명이 증가하는 경향이 있고, 피로해석을 통해 균열길이가 진전될 시 해당 피로수명이 증가하는 추세가 비슷한 경향을 나타내었다. 또한 잔류강도에 대한 균열길이별 인장시험과 강도해석을 통한 산출 시 균열이 진전함에 따라 잔류강도가 점차 감소되는 동일한 추세를 알 수 있었다.

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