원주방향 관통형 균열을 가지는 중공축의 비틀림에 의한 균열성장수명 예측 (Crack Growth Life Prediction of Hollow Shaft with Circumferential Through Type Crack by Torsion)

서지정보

· 발행기관 : 항공우주시스템공학회
· 수록지 정보 : 항공우주시스템공학회지 / 17권 / 2호 / 1 ~ 8페이지
· 저자명 : 김연희, 박정선

초록

회전익 항공기의 동력전달축은 경량화를 위하여 중공축을 적용하였으며 선형탄성 파괴역학을 이용해 균열 전파 거동을 예측할 수 있다. 본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 원주방향 관통형 균열을 가지는 중공축의 균열성장수명을 예측하였다. 비틀림을 부여하고 균열을 고려한 요소를 형성하여 2차원 유한요소모델을 생성하였다. 초기 균열 길이를 정의하고 균열 길이를 증가시켜 유한요소해석을 수행해 균열 선단의 응력확대계수를 도출하였다. 응력확대계수가 중공축을 구성하는 재료의 파괴인성을 초과하기 직전의 길이를 한계 균열 길이로 정의한다. 응력확대계수 핸드북을 통해 응력확대계수를 계산하여 한계 균열 길이를 도출하고 균열성장속도식을 수치적분하여 각각의 균열성장수명을 비교해 제안한 유한요소해석 기법을 검증하였다.

영어초록

Power transmission shafts in rotary wing aircraft use a hollow shaft to reduce weight. We can apply linear elastic fracture mechanics to predict crack propagation behavior. This paper predicted crack growth life of a hollow shaft with a circumferential through-type crack by finite element analysis. A 2D finite element model was created by applying a torsion and forming elements considering cracks. We defined the initial crack length and performed the finite element analysis by increasing the crack length to derive stress intensity factor at crack tips. We defined the length just prior to the stress intensity factor exceeding the fracture toughness as the crack limit length. We calculated the crack limit length using a handbook and numerically integrated the crack growth rate equation to derive growth life of each crack. The growth life of each crack was compared to verify the proposed finite element analysis method.

참고자료

· 없음