Significance of rivet flexibility for load transfer in lap joints

• Autorzy: Skorupa M. , Machniewicz T. , Skorupa A. , Korbel A.

Warianty tytułu

PL

Znaczenie podatności nitów w transferze obciążenia w połączeniach zakładkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Presented in this paper are results of an experimental investigation on the rivet flexibility and load transmission in a riveted lap joint representative for the aircraft fuselage. The test specimens consisted of two aluminium alloy Alclad sheets joined with three rows of rivets. Rivet flexibility measurements have been performed under constant amplitude fatigue loading using several methods including two novel optical techniques developed by the present authors. The axial forces in the sheets required to determine the rivet flexibility have been derived from strain gauge measurements. In order to eliminate the effect of sheet bending the strain gauges have been bonded at the same locations on the outside and faying surface of the sheet. Variations of the rivet flexibility during the fatigue loading as well as the dependence of the rivet flexibility and load transmission on the rivet squeeze force have been studied. The experiments enabled to evaluate the usefulness of various techniques to determine the rivet flexibility. It was observed that although the measured flexibility was identical for both outer rivet rows, the load transfer through either of these rows was different. Previous experimental results of the authors suggest that the non-symmetrical load transfer distribution through the joint is associated with large differences between the rivet hole expansion in the sheet adjacent to the driven rivet head and the sheet under the manufactured head. It has been concluded that commonly used computation procedures according to which the load transfer is only related to the rivet flexibility may lead to erroneous results.

PL

Przedstawiono wyniki pomiarów podatności nitów oraz transferu obciążenia przez poszczególne rzędy nitów w zakładkowym połączeniu typowym dla konstrukcji lotniczych. Blachy ze stopu aluminium D16CzATW łączono trzema rzędami nitów zakuwanych z dwoma różnymi siłami. Prowadzone przy stałej amplitudzie obciążenia pomiary podatności nitów pozwoliły na porównanie i określenie użyteczności różnych technik pomiaru, w tym dwóch oryginalnych metod optycznych zaproponowanych przez Autorów. Konieczne do określenia podatności nitów osiowe siły działające w poszczególnych przekrojach poprzecznych łączonych blach wyznaczano przy użyciu tensometrów oporowych. Zbadano wpływ siły zakuwania na transfer obciążenia przez poszczególne rzędy nitów oraz na podatność nitów na różnych etapach trwałości zmęczeniowej połączenia. Stwierdzono nieco mniejszą podatność nitów w środkowym rzędzie połączenia w porównaniu z rzędami skrajnymi. Chociaż w obu skrajnych rzędach podatności nitów były takie same, to transfer obciążenia przez każdy z nich był inny. Wynika stąd, że zwykle stosowane procedury obliczeniowe uzależniające transfer obciążenia od samej tylko podatności nitów prowadzić mogą do zafałszowanych wyników.

Słowa kluczowe

EN

riveted lap joints; fatigue; squeeze force; load transfer; aluminium alloys

PL

nitowane połączenia zakładkowe; zmęczenie materiału; siła zakuwania; transfer obciążenia; stopy aluminium

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 29, no. 2
• Strony: 63--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Skorupa M.

autor

Machniewicz T.

autor

Skorupa A.

autor

Korbel A.

• Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland,

Bibliografia

• [1] Jarfall L. 1986, Shear loaded fastener installation. Int. J. Vehicle Design, vol. 7, pp. 337-379
• [2] Morris G. 2004, Defining a standard formula and test-method for fastener flexibility in lap-joints. Ph.D. Dissertation, TU Delft, The Netherlands.
• [3] Muller R.P.G. 1995, An experimental and analytical investigation on the fatigue behaviour of fuselage riveted lap joints. The significance of the rivet squeeze force, and a comparison of 2024-T3 and Glare 3. Ph.D. Dissertation, TU Delft, The Netherlands.
• [4] Rans C.D. 2007, The role of rivet installation on the fatigue performance of riveted lap joints. Ph.D. Dissertation, Carleton University, Ottawa, Canada.
• [5] Skorupa M., Skorupa A., Machniewicz T., Korbel A. 2009, An experimental investigation on the fatigue performance of riveted lap joints. [in:] M.J. Bos (Ed.), Bridging the Gap between Theory and Operational Practice, vol. 18, Rotterdam, pp. 449-473.
• [6] Skorupa M., Skorupa A., Machniewicz T., Korbel A. 2010, Effect of production variables on the fatigue behaviour of riveted lap joints. International Journal of Fatigue, vol. 32, No. 7, pp. 996-1003.
• [7] Terada H. 1985, A proposal on damage tolerant testing for structural integrity of aging aircraft - learning from JAL accident in 1985 Fracture mechanics, F. Erdogan (Ed.), ASTM STP 1220, vol. 25, Philadelphia, pp. 557-570.