Abstract
Stress on plates may increase in the neighborhood the edges or the holes for rivets or bolts. Excessive stress concentration may lead to severe breakage of the plates. Thus, it is important to conduct optimization of arrangement of holes at the design stage. In this paper, accuracy of FEM analysis was examined for such stress concentration. By changing the hole size on a narrow plate, change of the stress concentration factor(K) was investigated. Additionally, the same experiment was conducted about series of multiple holes on plate to investigate interaction between the adjacent holes. Then, the FEM results were compared to the reference predictions respectively. Finally, a method by which simple stress concentrating situations can be optimized, will be suggested. This method was examined by FEM, and showed similar tendency with the expectation. Therefore, this method can be valuable when arranging the holes on a plate.
리벳이나 볼트가 결합되는 구멍은 항공기, 선박 및 기타 구조물에 사용되는 판재의 응력 집중을 유발한다. 과도한 응력 집중 현상이 지속되면 종래에는 파단이 일어날 수 있으므로 설계 단계에서 응력 집중 현상의 명확한 해석이 중요하다. 이 논문에서는 판재위에 리벳을 배치하는 간단한 최적화 방법이 제시되었다. 첫째로 응력 집중 현상 해석에서 FEM 구조 해석이 얼마나 정확한지 검증하였다. 평판 위에 존재하는 단일 구멍의 반경을 바꿔가며 응력 집중 계수의 변화를 분석하였다. 같은 방법으로 일렬로 존재하는 구멍들 사이에서의 응력 집중 계수를 수치 해석하였다. 각각의 응력 집중 계수를 이론값과 비교하여 정확도를 확인하였다. 마지막으로 두 응력 집중 현상을 독립적으로 적용하는 최적화 방법을 확인 및 검증하였다. 이 결과들은 이론적인 예측과 밀접한 경향성을 보여 앞으로의 리벳 배치 최적화에도 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
