Proposal for the method of determining the most intensive fragments rivet joins appearing the shell air panels working under the influence of tension field

• Autorzy: Mańkowski J. , Osiński J. , Rumianek P. , Jachimowicz J.

Warianty tytułu

PL

Propozycja metody wyznaczania najbardziej wytężonych fragmentów szwów nitowych występujących w cienkościennych panelach lotniczych pracujących pod wpływem pola ciągnień

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the methodology for determining seam rivet fragments most exposed to fatigue damage caused by buckling cover sheet occurring in the semi-monocoque structures. The present study is focused on determining the impact of the tension field, which is one of the cases of buckling, the state of the burden and strain of riveted joints occurring in shell structures. The conditions in which tension field arise for example two-flange girder were also examined. Analysis was also performed to explore micro-slides between the rivet and the hole in the conditions of normal and torsional loads of combined sheets. The presented method allows both the determination of dangerous places, susceptible to the tension field for the whole structure, as well as a detailed analysis of selected parts of the structure - which can be useful, especially in the design of structures on the basis of supervising durability.

PL

Celem artykułu jest przedstawienie metodyki określania najbardziej narażonych na zniszczenie zmęczeniowe, spowodowane wybaczaniem blach pokrycia, fragmentów szwów nitowych występujących w konstrukcjach półskorupowych. W niniejszej pracy skupiono się na określeniu wpływu pola ciągnień, które jest jednym z przypadków wyboczenia, na stan obciążeń i odkształceń połączeń nitowych występujących w konstrukcjach cienkościennych. Zbadano warunki powstawania pola ciągnień na przykładzie dźwigara dwupasowego. Wykonano również analizy mające na celu zbadanie mikropoślizgów pomiędzy nitem a otworem w warunkach obciążeń normalnych i skrętnych łączonych blach. Przedstawiona w pracy metoda, pozwala zarówno na określenie miejsc niebezpiecznych, podatnych na działanie pola ciągnień, dla całej konstrukcji; jak i przeprowadzenie szczegółowej analizy wybranych fragmentów konstrukcji - co może być przydatne, zwłaszcza przy projektowaniu konstrukcji na trwałość dozorowaną.

Słowa kluczowe

EN

shell structures; semi-monocoque structures; riveted joints; tension field; FEM

PL

konstrukcja cienkościenna; półskorupowe połączenie nitowe; pole ciągnień; MES (metoda elementów skończonych)

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 3(55)
• Strony: 55--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys.

Twórcy

autor

Mańkowski J.

autor

Osiński J.

autor

Rumianek P.

autor

Jachimowicz J.

• Instytut Podstaw Budowy Maszyn, Politechnika Warszawska, ul. Narbutta 84, 02-524 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Derewońko A., Jachimowicz J., Szymczyk E.: Analiza połączenia nitowego z uwzględnieniem naprężeń resztkowych i eksploatacyjnych. VIII Międzynarodowa Konferencja Naukowa Computer Aided Engineering, Polanica, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2006.
• [2] Derewońko A., Jachimowicz J., Szymczyk E.: Numeryczna symulacja procesu nitowania. IX Konferencja Naukowo-Techniczna „Programy MES w Komputerowym Wspomaganiu Analizy Projektowania i Wytwarzania”, Giżycko, WAT, 2005. str. 19-22.
• [3] Szymczyk E., Derewońko A., Jachimowicz J.: Analysis of displacement and stress distributions in riveted joint, III European Conference on Computational Mechanics Solids, Structures and Coupled Problems in Engineering, Lisbon, Portugal, C.A. Mota Soares et.al. (eds.), 2006.
• [4] Łaguna J., Łypacewicz K.: Połączenia śrubowe i nitowe. Warszawa, Arkady, 1986.
• [5] Jachimowicz J., Kaniowski J., Karliński W.: Zmęczenie cierne w konstrukcjach lotniczych, XVIII Sympozjum: Zmęczenie Materiałów i Konstrukcji , Bydgoszcz-Pieczyska, 2000.
• [6] Hawaiian Steam Engineering: Aloha Airlines Flight 243 - Aircraft Accident - Maui Hawaii. [Online] 1997. http://www.aloha.net/~icarus/index.htm.
• [7] Boyd D., Howard and Co.: Corrosion detection devices, Department of Energy, 2003. Contract No. DE-AC09-96SR18500 U.S.
• [8] Mańkowski J.: Wpływ pola ciągnień na obciążenia połączeń nitowych występujących w konstrukcjach cienkościennych. Warszawa, Politechnika Warszawska, 2009, rozprawa doktorska.
• [9] Müller Richard P. G.: An experimental and analitical investigation on the fatigue behaviour of fuselage riveted lap joint. Delft University of Technology, 1995, rozprawa doktorska.
• [10] Derewońko A., Jachimowicz J., Szymczyk E.: Numeryczne szacowanie poziomu naprężeń resztkowych w zakuwanym połączeniu nitowym. praca zbiorowa pod red. Tadeusza Niezgody „Analizy numeryczne wybranych zagadnień mechaniki” Warszawa, WAT, 2007, str. 329-350.
• [11] Kubiak T., Młotkowski A., Niezgodziński T.: Zastosowanie metody elementów skończonych do badania procesu nitowania. t. 23 - Analizy numeryczne wybranych zagadnień mechaniki, Warszawa, 2007, str. 445-457.
• [12] Jachimowicz J., Kajka R., Kaniowski J., Karliński W.: Fretting w konstrukcjach lotniczych. Tribologia: tarcie, zużycie, smarowanie Tom 201, 3/2005, 2005, str. 97-108.
• [13] Jachimowicz J., Kajka R., Krysztofik J., Szachnowski W., Szymczyk E.: Stan odkształceń i naprężeń w pobliżu nitu w konstrukcji lotniczej - analizy MES i badania, IX Konferencja Naukowo-Techniczna „Programy MES w Komputerowym Wspomaganiu Analizy Projektowania i Wytwarzania”, Giżycko, WAT, 2005.
• [14] Gołoś K.: Trwałość zmęczeniowa metali w ujęciu energetycznym, Warszawa, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, 1990.
• [15] Dębski M. A., Dębski D. K., Gołoś K. M.: Hypothesis of loads cycle reduction to equivalent fatigue cycle, Prace Instytutu Lotnictwa, Warszawa, Wydawnictwo Naukowe Instytutu Lotnictwa, 2005. 4/2005 (183). praca zbiorowa. ISSN 0509-6669.
• [16] Głowiński S.: Identyfikacja stanu technicznego oraz podstawy prognozowania pracochłonności napraw urządzeń mechanicznych na przykładzie eksploatacji statków powietrznych, Koszalin, Politechnika Koszalińska, 2004, rozprawa doktorska.
• [17] Chang J. B., Rudd J. L.: Damage Tolerance of Metallic Structures, Analysis Methods and Applications, ASTM International, 1984. ISBN-EB: 978-0-8031-4908-3.
• [18] Lewitowicz J.: Podstawy eksploatacji statków powietrznych, Tom 1. Statek powietrzny i elementy teorii, Warszawa, Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, 2001. ISBN: 83-900817-4-1.
• [19] LexTech, Inc.: DTD Handbook, Handbook for Damage Tolerant Design. 2008. http://www.afgrow.net/applications/DTDHand book/default.aspx.
• [20] Jachimowicz J.: Ocena wytrzymałości konstrukcji, Wewnętrzne materiały szkoleniowe. Warszawa, Instytut Lotnictwa, 1996.
• [21] Jachimowicz J., Lamparski J.: Przegląd materiałów z zakresu obliczeń metodą elementów skończonych cienkościennych konstrukcji lotniczych. Warszawa: Instytut Lotnictwa, 1976. Sprawozdanie Instytutu Lotnictwa nr 6/BW/WS/76.
• [22] Jachimowicz Jerzy i inni: Opracowanie metody obliczeniowej oraz przykłady obliczeń rzeczywistych konstrukcji lotniczych. Sprawozdanie Instytutu Lotnictwa. Warszawa: Instytut Lotnictwa, 1980. 21/RW/WO/80.
• [23] National Aeronautics and Space Administration, International Space Station Program, Johnson Space Center: Payload flight equipment requirements and guidelines for safety-critical structures, Houston, Teras, NASA, 2002. Contract No. NAS9-02099 (PA16).
• [24] Hertel H.: Leichtbau flugzeuge und andere leichtbauwerke, Springer-Verlag, 1960.
• [25] Kuhn P.: Stresses in aircraft and shell structures, New York / Toronto / Londyn, McGraw-Hill Book Company Inc., 1956.
• [26] Brzoska Z.: Statyka i stateczność konstrukcji prętowych i cienkościennych, Warszawa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1961.
• [27] Teisseyre J.: Budowa nadwozi, Część I - obliczenia, Warszawa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1965.
• [28] Brzoska Z.: Statyka i stateczność konstrukcji prętowych i cienkościennych, Wydanie drugie - zmienione, Warszawa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1965.
• [29] Jachimowicz J., Wronicz W.: Wybrane problemy modelowania nitowanych, lotniczych struktur cienkościennych, Przegląd Mechaniczny, 2008, 5, str. 25-34.
• [30] Derewońko A., Jachimowicz J., Sławiński G., Szymczyk E.: Modele globalne i lokalne MES w analizie struktur lotniczych na przykładzie fragmentu skrzydła samolotu PZL M28 Skytruck, Warszawa, Biuletyn WAT, 2010. Vol. LIX, 1(657).
• [31] ABAQUS: Abaqus analysis user’s manual, United States of America, ABAQUS, Inc., 2004.
• [32] ANSYS Inc., ANSYS: Documentation Manuals, ANSYS Realase 9.0. Canonsburg: SAS IP, Inc., 2004.
• [33] MSC.Software Corporation: MSC. Nastran 2007, User’s Guides. Santa Ana, MSC. Software Corporation, 2007.
• [34] Jachimowicz J., Kajka R.: Problemy modelowania połączeń nitowych metodą elementów skończonych, VIII Konferencja Naukowo-Techniczna Programy MES w Komputerowym Wspomaganiu Analizy, Projektowania I Wytwarzania, Rynia, Institute of Aviation, 2003, str. 12.
• [35] Mańkowski J.: Opracowanie metodyki modelowania połączeń obrotowych metodą elementów skończonych bez użycia zagadnienia kontaktu z wykorzystaniem systemu ABAQUS/Standard, Warszawa, 2003, praca wykonana na zlecenie FAURECIA Fotele Samochodowe Sp. z o. o..
• [36] Mańkowski J., Osiński J., Żabicki A., Żach P.: Modelowanie połączeń typu sworzeń - otwór za pomocą MES bez użycia analizy kontaktowej, Systems IX, Wrocław, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2004, str. 670-674.
• [37] Mańkowski J., Jachimowicz J., Osiński J.: Selected problems concerning the analysis of thin-walled structures with the use of finite element method, Journal Of Kones Powertrain And Transport, 2008, str. 109-118.
• [38] Jachimowicz J., Mańkowski J., Osiński J.: Wybrane problemy analizy konstrukcji cienkościennych z zastosowaniem MES, X Jubileuszowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Programy MES we Wspomaganiu Kazimierz Dolny, 2007, str. 63-64.
• [39] Mańkowski J., Osiński J., Żach P.: Pole ciągnień w cienkościennym dźwigarze lotniczym, XII Sympozjum Stateczności Konstrukcji , Zakopane, 2009, str. 285-288.