Numerical modeling and simulation of fatigue crack growth rate due to cyclic loading on doubler structure fuselage skin station number 360-380 stringer 6L-7L Boeing 737-900 extended range aircraft

Lado Rislya Prakasa, Djarot Wahju Santoso

Abstract

Untuk mengetahui kekuatan struktur doubler dalam menahan terjadinya kegagalan akibat retakan yang disebabkan oleh cyclic loading, diperlukan suatu analisis tersendiri yang tidak terdapat pada panduan Structural Repair Manual (SRM). Cyclic loading dapat mengurangi kekuatan skin doubler secara bertahap (fatigue) hingga mencapai kegagalan (fracture). Pada penelitian ini akan dilakukan analisis crack growth rate dan jumlah siklus pembebanan yang dibutuhkan untuk memunculkan retakan dengan panjang tertentu (fatigue cycle) terhadap struktur doubler fuselage skin pesawat Boeing 737-900 Extended Range dengan station number 360-380 di antara stringer 6L-7L pada setiap panjang retakan dan ketinggian terbang simulasi. Analisis dilakukan menggunakan pendekatan numerik dengan metode Modified Virtual Crack Closure Integral (MVCCI) untuk mendapatkan nilai Stress Intensity Factor (SIF) melalui software berbasis metode elemen hingga. Melalui nilai yang diperoleh dapat diketahui bahwa nilai crack growth rate dan fatigue cycle berbanding lurus terhadap variasi panjang retakan dan ketinggian terbang simulasi yang diberikan. Nilai crack growth rate paling rendah terjadi pada struktur doubler dengan panjang retakan 8,5 mm dan kondisi terbang 5000 feet yaitu sebesar 2,964 mm/cycle, dan nilai tertinggi sebesar 5,471  mm/cycle terjadi pada struktur doubler dengan panjang retakan 51 mm dan kondisi terbang 40000 feet. Sedangkan, nilai fatigue cycle paling rendah terjadi pada struktur doubler dengan panjang retakan 8,5 mm dan kondisi terbang 40000 feet yaitu sebesar 2,540  cycle, dan nilai tertinggi sebesar 5,470  cycle terjadi pada struktur doubler dengan panjang retakan 51 mm dan kondisi terbang 5000 feet.

Keywords

Crack growth rate; Fatigue cycle; Struktur doubler

References

J. Roesler, H. Harders, and M. Beaker, “Mechanical Behavior of Engineering Materials Metals, Ceramics, Polymers, and Components, Berlin: Springer Science & Business Media, 2007.

Boeing, “Chapter 53 Fuselage”, Chicago: Boeing Structural Repair Manual, 2018.

H. N. Firmansyah, “Estimasi Nilai Faktor Intensitas Tegangan (KI) Tipe Center Crack Dengan Metode Numerik”, Conference SENATIK STT Adisutjipto Yogyakarta, Vol. 2, Nov. 2016.

H. N. Firmansyah, “Predicting Stress Intensity Factor (KI) Of Single Edge Crack Using Displacement Extrapolation Method”, Conference SENATIK STT Adisutjipto Yogyakarta, Vol. 4, Des. 2018.

B. K. Venkatesha, K. P. Prashanth, T. K. Deepak,”Investigation of Fatigue Crack Growth Rate in Fuselage of Large Transport Aircraft using FEA Approach”, Global Journal of Researches in Engineering, Mechanical and Mechanics Engineering, Vol. 14, Jan. 2014.

V. C. Raj, Aldo, Gowrishankar,”Study on the Fatigue Life Estimation of an Airframe Fuselage Window Cutout Panel”, International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), Vol 6, Mei. 2018.

N. V. Deepashri, M. Kalaiyapan,” Life extension of Structural Repairs – A Statistical Approach Towards Efficiency Improvement”, International Conference on Aerospace and Mechanical Engineering (AeroMech17), Vol 370, Mei. 2018.

Kemendikbud,” Maintenance Practice”, 2014.

A. B. Selan,” Analisis Damage Tolerance Dan Crack Growth Pada Alumunium 2024-T3 Dan Alumunium 7075-T7351 Menggunakan Perangkat Lunak Matlab”, Departemen Teknik Dirgantara Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto, 2018.

D. Roylance,” Introduction to Fracture Mechanics”, Departement of Materials Science and Engineering MIT, Juni. 2001.

M. Milkota, S. Staib, S. Schmauder, Ž. Božić,”Numerical determination of Paris law constants for carbon steel using a two-scale model”, 6th International Conference on Fracture Fatigue and Wear, IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 843, Sep. 2017.

Article Metrics

Abstract view: 48 times
Download     : 2   times

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Refbacks

  • There are currently no refbacks.