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이차원 하이브리드 요소를 이용한 균열을 내포하는 용접점의 유한요소 파단해석
Fracture Analysis of Spot-Welds with Edge Cracks using 2-D Hybrid Special Finite Element

송정한   (한국과학기술원 기계공학과UU0001375  ); 양춘휘   (한국과학기술원 기계공학과UU0001375  ); 허훈   (한국과학기술원 기계공학과UU0001375  ); 김홍기   (POSCO 기술연구소CC0034101  ); 박성호   (POSCO 기술연구소CC0034101  );
  • 초록

    This paper employed a systematic analysis using a 2-D hybrid special finite element containing an edge crack in order to describe the fracture behavior of spot-welds in automotive structures. The 2-D hybrid special finite element is derived form a mixed formulation with a complex potential function with the description of the singularity of a stress field. The hybrid special finite element containing an edge crack can give a better description of its singularity with only one hybrid element surrounding one crack. The advantage of this special element is that it can greatly simplify the numerical modeling of the spot welds. Some numerical examples demonstrate the validity and versatility of the present analysis method. The lap-shear, lap-tension and angle-clip specimens are analyzed and some useful fracture parameters such as the stress intensity factor and the initial direction of crack growth are obtained simultaneously.


  • 주제어

    Spot Weld .   Hybrid Special Element .   Edge Crack .   Stress Intensity factors.  

  • 참고문헌 (9)

    1. 이태수, 이형일, 신수정, 1998 '용접점 파단의 정량적 모델 - I 파단조건', 한국자동차공학회 논문집, Vol. 6, No. 8, pp. 40-52 
    2. A. Combescure, F. Delcroix, L. Caplain, S. Espanol, P. Eliot, 2003, 'A finite element to simulate the failure of weld points on impact, International Journal of Impact Engineering', Vol. 28, pp. 783-802 
    3. B.Chang, Y. Shi and L. Lu, 2001, 'Studies on the stress distribution and fatigue behavior of weld-bonded lap shear joints', Journal of Materials Processing Technology, Vol. 108, pp. 307-313 
    4. P. Tong, 1970, 'New displacement hybrid finite element models for solid continua', Int. J. Num. Methods in Eng., Vol. 2, pp. 73-83 
    5. M.I. Muskhelilishvili, 1953, 'Some basic problems of the theory of elasticity', Nordhoff, Groningen, Holland 
    6. P. Ning and P. Sheri, 2002, 'Spot welds fatigue life prediction with cyclic strain range', Int. J. Fatigue, Vol. 24, pp. 519-528 
    7. Maddox, S. J., 2000, ' Fatigue design rules for welded structures', Prog. Struct. Engng. Mater., Vol. 2, pp. 102-109 
    8. P. Wung, 2001, ' A force-based failure criterion for spot weld analysis', Journal of Experimental Mechanics, Vol. 41, pp. 107-113 
    9. D. Radaj and S. Zhang, 1998, 'Weld spot force evaluation with dented sheet material', Engineer-ing Fracture Mechanics, Vol. 61, pp. 673-678 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Song, Jung-Han ; Huh, Hoon ; Kim, Hong-Gee ; Kim, Sung-Ho 2006. "Evaluation of the Finite Element Modeling of Spot-Welded Region for Crash Analysis" 한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, 14(2): 174~183     

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