The influence of the fastener hole preparation method on the fastener pull-through process in a carbon composite

• Autorzy: Karny M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ metody wytwarzania otworu sworzniowego na proces wyrywania sworznia z kompozytu węglowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article studies the pull-through resistance of a titanium carbon fibre-epoxy resin laminate fastener. Coupons with fastener holes made with different methods were compared drilled, milled on a CNC plotter and special fibre application during laminate production. The tests were conducted according to the ASTM D7332 test standard. The studies showed that the fastener hole preparation method impacts the laminate's resistance to fastener pull-through. Coupons with holes made with standard (drilling and milling) methods showed fastener pull-through resistance higher, on average, by 6.5% than in coupons with holes placed during plate production. Fastener work to rupture was also higher for coupons with milled and drilled holes. Microscopic observations in UV-light, using a fluorescent penetrant, showed differences in failure mechanisms between individual coupons, especially the lack of fibres in the 0° direction, in immediate vicinity to a hole prepared during laminate application.

PL

W niniejszym artykule zbadano wytrzymałość na wyrywanie tytanowego sworznia z laminatu włókno węglowe żywica epoksydowa. Dokonano porównania pomiędzy próbkami z otworami sworzniowymi wykonanymi różnymi metodami wierceniem, wycinaniem na ploterze numerycznym oraz specjalnym układaniem włókien podczas produkcji laminatu. Testy prowadzono zgodnie z normą ASTM D7332. Badania wykazały, iż metoda wykonania otworu pod sworzeń ma wpływ na wytrzymałość laminatu na wyrywanie sworznia. Próbki z otworami wykonanymi metodami standardowymi (wierceniem i wycinaniem) wykazały wytrzymałość na wyrywanie sworznia wyższą średnio o 6,5%, niż próbki z otworem ułożonym podczas produkcji płyty. Również praca do wyrwania sworznia była wyższa dla próbek z otworem wykonanym standardowo. Obserwacje mikroskopowe w świetle U V (z zastosowaniem penctrantu fluoroscencyjnego) ujawniły różnice w mechanizmach zniszczenia poszczególnych próbek, przede wszystkim brak włókien leżących na kierunku 0° w bezpośrednim sąsiedztwie otworu wykonanego podczas układania laminatu.

Słowa kluczowe

EN

composites; fastener pull-through; ASTM D7332 standard; drilling

PL

kompozyty; wyrywanie sworznia; norma ASTM D7332; wiercenie

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 1 (246)
• Strony: 45--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., diagr., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Karny M.

• Composite Testing Laboratory, Centre for Composite Technologies, Institute of Aviation, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa

Bibliografia

• [1] Standard Test Method for Measuring the Fastener Pull-Through Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite, ASTM D7332.
• [2] Kelly G., Hallstrom S., 2005, "Strength and failure mechanisms of composite laminates subject to localised transverse loading". Composite Structures, 69, pp. 301-314.
• [3] Adam L. et al., 2012, "Discrete ply model of circular pull-through test of fasteners in laminates". Composite Structures, 94, pp. 3082-3091.
• [4] Elder D. J. et al., 2008, "Fastener pull-through in a carbon fibre epoxy composite joint". Composite Structures, 86, pp. 291-298.
• [5] Singh H., Mahajan P., 2016, "Analytical modelling of low velocity large mass impact on composite plate including damage evolution". Composite Structures, 149, pp. 79-92.
• [6] Banbury A., Kelly D. W.,1999, "A study of fastener pull-through failure of composite laminates. Part 1: Experimental", Composite Structures, 45, pp. 241-254.
• [7] Ćwik T. et al., 2012, "Pull-through performance of carbon fibre epoxy composites". Composite Structures, 94, pp. 3037-3042.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).