The effect of the type of elements used to stiffen thin-walled skins of load-bearing aircraft structures on their operating properties. Experimental tests and numerical analysis

• Autorzy: Kopecki T. , Mazurek P. , Lis T.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2016.2.2

Warianty tytułu

PL

Wpływ rodzajów usztywnień pokryć cienkościennych struktur nośnych statków powietrznych na ich właściwości eksploatacyjne. Badania eksperymentalne i analiza numeryczna

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents results of a study on thin-walled structures modelling representative fragments of aircraft fuselages subjected to bending and torsion. The type of the considered load and deformation corresponds to the state of such structures under in-flight conditions. The subject of the study were structures made of composite materials. Adopted assumptions include admissibility of post-buckling deformation in the operating load regime. Results of experimental studies are presented together with nonlinear numerical analyses carried out with the use of the finite elements method applied to a number of variant structures provided with various types of skin stiffening elements. Operating properties of the examined structures have been compared on the grounds of adopted criteria.

PL

Praca prezentuje wyniki badań ustrojów cienkościennych, stanowiących modele reprezentatywnych fragmentów struktur lotniczych, poddawanych zginaniu oraz skręcaniu. Rodzaj obciążenia oraz deformacji odpowiada stanowi struktury w warunkach eksploatacji. Przedmiotem rozważań były ustroje wykonane z kompozytów. Przyjęto założenie o dopuszczalności deformacji zakrytycznych dla obciążeń eksploatacyjnych. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i nieliniowych analiz numerycznych w ujęciu metody elementów skończonych szeregu wariantów ustrojów, zawierających różne rodzaje usztywnień pokryć. Dokonano porównania właściwości eksploatacyjnych badanych ustrojów, w oparciu o przyjęte kryteria.

Słowa kluczowe

EN

thin-walled structures; loss of stability; aircraft load-bearing structures; finite elements method; nonlinear numerical analyses; operating stability

PL

ustroje cienkościenne; utrata stateczności; lotnicze struktury nośne; metoda elementów skończonych; nieliniowe analizy numeryczne; trwałość eksploatacyjna

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 18, no. 2
• Strony: 164--170
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kopecki T.

• Department of Mechanical Engineering and Aviation Rzeszów University of Technology al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Mazurek P.

• Department of Mechanical Engineering and Aviation Rzeszów University of Technology al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Lis T.

• Department of Mechanical Engineering and Aviation Rzeszów University of Technology al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• 1. Arborcz J. Post-buckling behavior of structures. Numerical techniques for more complicated structures. Lecture Notes In Physics 1985; 288: 83-142.
• 2. Aborcz J., Hol J.M.A. Recent development in shell stability analysis, Report LR-633 Faculty of Aerospace Engineering. Delft: University of Technology, 1990.
• 3. Brzoska Z. Statyka i stateczność konstrukcji. Warszawa: PWN, 1965.
• 4. Crisfield M. A Non-linear finite element analysis of solid and structures. J. Wiley & Sons, 1997.
• 5. Doyle J.F. Nonlinear analysis of thin-walled structures. Springer-Verlag, 2001, http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4757-3546-8.
• 6. Dębski H., Kubiak T., Teter A. Experimental investigation of channel-section composite profiles' behavior with various sequences of plies subjected to static compression. Thin-Walled Structures, 2013; 71: 147-154, http://dx.doi.org/10.1016/j.tws.2013.07.008.
• 7. Dębski H. Experimental investigation of post-buckling behavior of composite column with top-hat cross-section. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 2013; 16 (2): 1056-109.
• 8. Dobrzański P., Czarnocki P., Lorenz Z. Shell structures - theory and application. CRC Press, 2013, ISSN/ISBN 978-1-138-000-82-7, Vol. 3.
• 9. Felippa C. A., Crivelli L. A., Haugen B. A survey of the core-congruential formulation for nonlinear finite element. Archive of Computer Methods in Engineering, 1994, http://dx.doi.org/10.1007/BF02736179.
• 10. Jachimowicz J., Szymczyk E., Słowiński G., Derewońko A., Wronicz W. Modele globalne i lokalne MES w analizie struktur lotniczych na przykładzie fragmentu skrzydła samolotu M-28 Skytruck. Wyd. WAT, 2010, Biuletyn WAT Nr 1/2010.
• 11. Kopecki T., Mazurek P. Problems of numerical bifurcation reproducing in post-critical deformation states of aircraft structures. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2013; 51(4): 969-977.
• 12. Kopecki T., Mazurek P. Numerical representation of post-critical deformations in the processes of determining stress distributions in closed multi-segment thin-walled aircraft load-bearing structures. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 2014; 16(1):164-169.
• 13. Lynch C. A. Finite element study of the post buckling behavior of a typical aircraft fuselage panel. PhD Thesis, Queen's University Belfast, 2000.
• 14. Mielczarek G. Optimization of the structure of a multilayer cylindrical shell under stability loss conditions. Engineering Transaction, 1995, 43(4): 495-504.
• 15. Rakowski G., Kacprzyk Z. The finite elements method in mechanics of structures. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1993.
• 16. Rudawska A., Dębski H. Experimental and numerical analysis of adhesively bonded aluminium alloy sheets joints, Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability, 2011; 49(1): 4-10.
• 17. Riks E. An incremental approach to the solution of snapping and buckling problems. International Journal of Solid and Structures, 1979; 15: 529-551, http://dx.doi.org/10.1016/0020-7683(79)90081-7.
• 18. Szymczyk E., Niezgoda T. Numeryczna analiza wyboczenia lokalnego użebrowanej powłoki cylindrycznej. Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej: budowa i eksploatacja maszyn, 2003; 1(605), 137-154.
• 19. Wiśniowski W. Sztywność i rozsztywnienie konstrukcji lotniczych. Prac Instytutu Lotnictwa No. 214, 2011, ISSN 0509-6669.