Rivet flexibility and load transmission for a riveted lap joint

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

Warianty tytułu

PL

Podatność nitów oraz transfer obciążenia w nitowanych 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 3 rows of rivets. Two different squeeze forces were applied to install the rivets. Rivet flexibility measurements have been performed under constant amplitude fatigue loading using several methods including two original optical techniques developed by the present authors. The axial tractions in the sheets required to determine the rivet flexibility have been derived from strain gauge measurements. In order to eliminate the effect of secondary bending the strain gauges have been bonded at the same locations on the outside and faying surface of the sheet. The experiments enabled an evaluation of the usefulness of various techniques to determine the rivet flexibility. It was observed that, although the measured flexibility was identical for both end rivet rows, the load transfer through either of these rows was different. Previous experimental results by the present authors suggest that behind the non-symmetrical load transfer distribution through the joint are 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

W artykule zaprezentowano wyniki eksperymentalnych badań podatności nitów oraz transferu obciążenia w nitowanych połączeniach zakładkowych, typowych dla kadłuba samolotu. Badania prowadzono przy stałej amplitudzie obciążenia, na blachach z lotniczego stopu aluminium D16 połączonych trzema rzędami nitów przy dwóch różnych siłach ich zakuwania. Do pomiaru podatności nitów zastosowano kilka różnych metod w tym zaproponowane przez autorów dwie oryginalne metody optyczne. Porównywanie uzyskanych dzięki nim wyników umożliwiło ocenę użyteczności poszczególnych technik do wyznaczenia podatności nitów. Udział poszczególnych rzędów nitów w przenoszeniu obciążenia określony został na drodze pomiarów tensometrycznych. Celem uwzględnienia zjawiska wtórnego zginania tensometry oporowe mocowane były w rejonie zakładki parami tj. na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni jednej z łączonych blach. Stwierdzono nieco mniejszą podatność nitów w środkowym rzędzie połączenia w porównaniu z rzędami skrajnymi. Jakkolwiek w obu skrajnych rzędach podatności nitów były takie same, to transfer obciążenia przez każdy z nich był inny. Wyniki wykonanych wcześniej badań wskazują, że ten brak symetrii w transferze obciążenia może mieć związek ze znacznie większą ekspansją otworu nitowego w blasze po stronie zakuwki niż po stronie głowy fabrycznej. 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 joint; fatigue; squeeze force; load transfer; aluminium alloys

PL

połączenie zakładkowe nitowane; zmęczenie; siła zakuwania; transfer obciążenia; stopy aluminium

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. LVII, nr 3
• Strony: 235--245
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Skorupa M.

autor

Machniewicz T.

autor

Korbel A.

autor

Skorupa A.

• AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland,

Bibliografia

• [1] Skorupa M., Skorupa A., Machniewicz T., Korbel A.: An experimental investigation on the fatigue performance of riveted lap joints. Proc. of the 25th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue (ICAF 2009), 2009, pp. 449-473.
• [2] Morris G.: Defining a standard formula and test-method for fastener flexibility in lap-joints, Ph.D. Thesis, TU Delft, The Netherlands, 2004.
• [3] Jarfall L.: Shear loaded fastener installation. Int. J. Vehicle Design, 1986, 7, pp. 337-379.
• [4] Terada H.: A proposal on damage tolerant testing for structural integrity of aging aircraft - learning from JAL accident in 1985. Fracture mechanics, 1985, 25, pp. 557-570.
• [5] Skorupa M., Skorupa A.. Machniewicz T., Korbel A.: Effect of production variables on the fatigue behaviour of riveted lap joints. International Journal of Fatigue, 2010, 32, pp. 996- 1003.
• [6] Rans C.D.: The role of rivet installation on the fatigue performance of riveted lap joints, Ph.D. Thesis, Carleton University, Ottawa 2007.
• [7] Müller R.P.G.: 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. Thesis, TU Delft, The Netherlands, 1995.