Vol.4, No 16, 2004 pp. 101-114
UDC 518.12:620.10:531.3(045)
EFFICIENT COMPUTATION METHOD
IN FATIGUE LIFE ESTIMATION OF DAMAGED STRUCTURAL COMPONENTS
Katarina Maksimović1, Vera Nikolić2,
Stevan Maksimović1
1VTI - Aeronautical Institute, Beograd,
Katanićeva 15
2Mechanical Faculty, Kragujevac, Sestre
Janić 6
Abstract. This paper focuses on developing efficient computation
method in fatigue life estimations of damaged structural components. The
aim of this paper is to examine the strength behavior of an important constructional
element, the lug, when fatigue cracked, and to propose a stress intensity
solution considering various lug geometries. The structural fatigue failure
of a common connecting joint used to attach aircraft wing-fuselage components
was investigated too. In the fatigue crack growth and fracture analysis
of lugs, accurate calculation of the stress intensity factor (K) is essential.
To obtain efficient algorithm in crack growth analysis here is derived
analytic model for the stress intensity of damaged lug. For this purpose
numerical modeling was used to determine stress intensity factor (K) solution
for an aluminum lug with a through-the-thickness crack. A contact stress
analysis was used to analyze the load transfer between the pin and lug.
Fracture mechanics approaches are used to estimate the propagation life.
It contains the developed analytical methodologies for determining the
stress intensity factors for single through the thickness cracks in the
aircraft attachment lugs, and for predicting the growth behavior of these
cracks. Computational investigation of the lug not only enables the stress
intensity to be determined, but also shows the interrelationship between
the essential lug parameters, the crack propagation behavior and the stress
distribution in a non-cracked lug. Finally, it is possible to evaluate
a stress intensity solution for cracked lugs in the form of a semi-empirical
approach, which takes into account the essential lug parameters.
Key words: damage tolerance analysis, fracture mechanics,
crack growth, damaged lugs, analytic methods.
EFIKASAN METOD PROCENE VEKA STRUKTURALNIH
ELEMENATA SA INICIJALNIM OŠTEĆENJIMA
Ovaj rad se bavi istraživanjem efikasne metode procene veka srukturalnih
elemenata sa inicijalnim oštećenjima. Suština ovog rada je analiza čvrstoće
važnog elementa konstrukcije, uške, kada se pojavi prskotina usled zamora,
i predlaganje rešenja za intezitet napona uzimajući u obzir različitu geometriju
uške. Takođe, se vršilo istraživanje struktura preloma usled zamora kod
uški, koje spajaju krilo aviona sa trupom aviona. Precizni proračun faktora
inteziteta napona (K) je veoma važan kod analize porasta prskotine i analize
loma. Za dobijanje efikasnog algoritma pri analizi porasta prskotine, izveden
je analitički model za intezitet napona oštećene uške. U ovu svrhu korišćeno
je numeričko modeliranje za određivanje faktora inteziteta napona (K) kod
uške izrađene od aluminijuma koja ima prskotinu u poprečnom preseku.
Analiza kontaktnih napona se koristila da bi se analiziralo prenošenje
optetrećenja između osovinice i uške. Za procenu radnog veka korišćena
je mehanika loma. Ona sadrži razvijene analitičke metode za određivanje
faktora inteziteta napona za jednu prskotinu kod uške i predviđanje porasta
ovih prskotina. Numeričkom analizom uške ne samo da se omogućuje određivanje
inteziteta napona, već pokazuje međusobnu zavisnost između važnih parametara
uške, proces širenja prskotine i prenošenje napona na deo oko prskotine.
Na kraju, postoji mogućnost da se izračuna intezitet napona uški sa prskotinom
u obliku polu-empirijskog pristupa, koji uzima u obzir važne parametre
uške.
Ključne reči: Analiza tolerancije oštećenja, mehanika loma, porast
prskotine, oštećene uške, analitičke metode.
