Recently, cold expansion of fastener holes is commonly used in the aerospace industry to increase the fatigue endurance of airframes. Cold expansion process is used as the retardation of crack initiation in the hole. This treatment leads to an improvement of fatigue behavior due to the compressive residual stresses developed on the hole surface. The residual stress profile depends on the cold expansion ratio. In the present paper, it is shown that residual stress is redistributed due to the application of cold expansion process for CT specimen. It is further shown that residual stress increases in proportion to cold expansion ratio. It is thought that crack growth rate increases as cold expansion ratio.
Cold expansion method is used to protect a fatigue fracture from fastener hole in the structure and aerospace industry. Cold expansion is that an oversized tapered mandrel goes through the hole and produces a compressive residual stress as well as plastic deformation around the hole. Here, mandrel shapes are one of the factors which are influenced on the residual stress distribution by cold expansion method. This paper, according to mandrel shapes (diameter of mandrel, length of mandrel and length of taper), we are performed a finite element analysis of residual stress distribution by cold expansion method. From this study, it has been found that diameter of mandrel and length of taper are an important factor which was generated a low compressive residual stress surround of fastener hole by cold expansion method.
Cold expansion of fastener holes has been successfully used for many years to impart beneficial compressive residual stresses. Beneficial compressive residual stress of fastener hole that has been cold expanded before is reduced by using of materials for a long time. As a result, fatigue life of material is reduced. So, compressive residual stresses of material have to regenerate by re-cold expansion method. In this paper, it was carried out a finite element analysis about variation of residual stress due to tensile stress and residual stress distribution that was regenerated by re-cold expansion method in the fastener hole. Here, a diversity tensile stress was used. Also, it was performed a finite element analysis according to cold expansion rate of re cold expansion in order to obtain a beneficial compressive residual stress.
The purpose of this study is comparing cold expansion method with interference fit. Cold expansion method and interference fit of fastener hole is using in the aerospace industry. These treatment lead to an improvement of fatigue life to the compressive residual stresses developed on the hole surface. But Research is nothing to about difference effect of between cold expansion method and interference fit. So, this paper, it is shown that Comparing cold expansion method with interference fit using the finite element method. It is further shown that residual stress distribution according to plate thickness and clamping force.
The purpose of this study is comparing cold expansion method with interference fit. Cold expansion method and interference fit of fastener hole is using in the aerospace industry. These treatment lead to an improvement of fatigue life to the compressive residual stresses developed on the hole surface. But Research is nothing to about difference effect of between cold expansion method and interference fit. So In this paper, It is shown that Comparing cold expansion method with interference fit. and It is further shown that residual stress distribution according to plate thickness.
Cold expansion of fastener holes is a mechanical process widely used in the aerospace industry. This treatment leads to an improvement of fatigue behavior due to the developed compressive residual stresses on the hole surface. The residual stress profile depends on the parameters of cold expansion, which are, expanding rate, inserting direction of mandrel, material properties etc. and the method to confirm this profile is only measurement by X-ray diffractometer. Despite its importance to aerospace industries, little attention has been devoted to the accurate modelling of the process. In this paper, Two-dimensional axisymmetric finite element simulations have been conducted for the cold expansion in an aluminium plate in order to predict the magnitude and distribution of the residual stress and plastic deformation. Maximum compressive residual stress could be increase about 7 percent using the 2-step cold expansion method.
The change of thermal expansion and mechanical behaviors by cold working has been investigated in Fe-29%Ni-17%Co low thermal expansion Kovar alloy. Fe-29%Ni-17%Co alloy was cold rolled gradually and prepared to plates having reduction ratio of 0%, 20%, 40%, 60%, and 80%. Annealing effect on the properties was also studied. Thermal expansion was measured from $25^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$ with a heating rate of $5^{\circ}C$/min by using vacuum differential dilatometer. It was found that thermal expansion coefficient ($\alpha_{30{\sim}400}$) slightly decreased (reduction ration of 20%) and then remarkably increased (above reduction ration of 40%) with increasing reduction ratio of cold rolling. Thermal expansion coefficient ($\alpha_{30{\sim}400}$) was sharply decreased after annealing heat-treatment. Yield and tensile strengths were continuously increased and elongation was decreased by cold roiling. Microstructural observation and X-ray diffraction analysis results showed that the $\alpha$ phase significantly increased as the reduction ratio increased. The slight decrease of thermal expansion coefficient bellow reduction ration of 20% could be explained by the destroying short-range ordering and the decreasing of grain size. The significant increase of thermal expansion coefficient with cold rolling mainly attributed to the appearance of $\alpha$ phase. The correlation between the microstructural cause and invar phenomena for the low thermal expansion behavior was also discussed.
홀 확장법은 홀 주위에 압축 잔류응력을 생성시켜 홀에서의 균열발생을 지연시키고 피로수명을 향상시키기 위한 효과적인 방법이다. 여러 연구들이 이러한 이로운 효과에 초점을 맞추어 온 반면, 홀 확장 잔류응력이 존재하는 홀 쪽으로 성장해 가는 균열의 피로균열 성장에 관해서는 연구가 거의 이루어져 있지 않다. 본 논문의 목적은 홀 확장 잔류응력하의 피로특성을 평가하는 것이다. 중앙 홀을 갖는 평판에 대해 홀 확장법을 적용한 후 피로시험을 수행하여 홀 확장 잔류응력이 피로수명에 미치는 영향을 평가하였다. 또한 CT 시험편에 홀 확장법을 적용하여 잔류응력을 생성시킨 후 피로균열성장 시험을 수행하여, 홀 확장 잔류응력에 의한 피로균열성장 특성의 변화를 고찰하였고, 홀 확장률의 영향을 평가하였다.
Cold expansion method is retarded of crack initiation due to the compressive residual stress developed on the hole surface. Previous research has just been study about residual stress distribution in the hole surrounding. But, The purpose of this study was to improve the understanding of the residual stress effect in hole surrounding as crack growth from another hole. In this paper, it is shown that residual stress is redistributed due to the application of cold expansion process for CT specimen using finite element method. It is further shown that tensile stress increases in proportion to cold expansion ratio in the vicinity of crack. It is thought that stress intensity factor increases with cold expansion ratio.
A more efficient method for obtaining the fatigue life enhancement of a structure member with fastener holes is described. It is based on the combined process of cold-expansion and ring-indentation. Residual stresses were induced onto premachined holes using ring-indentation process near the fastener hole combined with cold-expansion. And residual stresses at the vicinity of a hole were evaluated using a fracture mechanics approach. The compressive residual stresses were larger using the combined process than is in the case of simple cold-expansion. Fatigue testing of aluminum specimens showed that the fatigue crack growth retardation emanating from a circular hole was greater for the combined process than for a simple cold-expansion alone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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