Numerical and experimental studies of the strength of riveted joints

• Autorzy: Chen N. , Chenot J. -L. , Wan M. , Malrieu J. , Thonnerieux M. , Ducloux R.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna i fizyczna analiza wytrzymałości połączeń nitowanych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In general, there are two main types of failure observed in solid riveted joints: tensile failure and shear failure. To study these phenomena, four sizes of riveted joints are utilized to do the riveting, tension and shear process. Meanwhile, corresponding FEM models are built in Forge 2009 to simulate each process for these joints. In the simulations, Bauschinger Effect of the rivet material is taken into account to obtain more accurate simulation results. Based on Oyane and Cockcroft & Latham damage criteria, a new damage model in which the first principal stress and hydrostatic pressure are both considered is proposed to predict the fracture initiation and growth in the tension and shear process of riveted joints. The results from the simulations are in quite good agreement as compared with those from the experiments.

PL

Ogólnie obserwuje się dwa rodzaje zniszczenia połączeń nitowanych: przez zerwanie w wyniku rozciągania i przez ścinanie. W celu zbadania tych mechanizmów cztery połączenia o różnych rozmiarach poddano procesom rozciągania i ścinania. Równocześnie opracowano model w programie Forge registered trademark 2009, który wykorzystano do symulacji tych połączeń. W symulacjach uwzględniono efekt Bauschingera w materiale co poprawiło dokładność obliczeń. Bazując na kryteriach pękania Oyane i Cockcrofta-Lathama opracowano nowy model pękania, w którym inicjacja i propagacja pęknięcia w połączeniu nitowa nym jest przewidywana na podstawie pierwszego naprężenia głównego i średniego naprężenia. Wyniki symulacji są zgodne z wynikami doświadczeń.

Słowa kluczowe

EN

riveted joints; solid rivet; strength; finite element

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, No. 4
• Strony: 259--270
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Chen N.

autor

Chenot J. -L.

autor

Wan M.

autor

Malrieu J.

autor

Thonnerieux M.

autor

Ducloux R.

• CEMEF - Mines Paris Tech, BIP 207 - 06904 Sophia Antipolis Cedes, France,

Bibliografia

• Arcan, L., Arcan, M., Daniel, I.M., 1987, SEM fractography of pure and mixed mode interlaminar fracture in Graphite/Epoxy composites, ASTM Special Technical Publications, 948, 41-47.
• Blanchot, V., Daidie, A., 2006, Riveted assembly modeling: Study and Numerical characterization of a riveting process, Journal of Materials processing Technology, 180, 201-209.
• Bouchard, P.O., Laurent, T., Tollier, L., 2008, Numerical modeling of self-pierce riveting - From riveting process modeling down to structural analysis, Journal of Materials processing Technology, 202, 290-300.
• Boyer, H.E., 1987, Hardness Testing, ASM International, USA.
• Busby, J.T., Hash, M.C., Was, G.S., 2005, The relationship between hardness and yield stress in irradiated austenitic and ferritic steels, Journal of Nuclear materials, 336, 267-278.
• Chen, N., Ducloux, R., Pecquet, C, Malrieux, J., Thonnerieux, M., Wan, M., Chenot, J.L., 2010, Numerical and experimental studies of the riveting process, International Journal of Material Forming (DOI 10.1007/s 12289-010-0987-6).
• Cockcroft, M.G., Latham, D.J., 1968, Ductility and the workability of metals, J. Inst. Met, 96, 33.
• Deng, X., Piotrowski, G.B., Williams, J.J., Chawla, N., 2005, Effect of porosity and tension-compression asymmetry on the Bauschinger effect in porous sintered steels, International Journal of Fatigue, 27, 1233-1243.
• Fourment, L., 2008, A quasi-symmetric formulation for contact between deformable bodies, European Journal of Computational Mechanics, 17, 907-918.
• Kelly, B., Costello, C, 2004, FEA modelling of setting and mechanical testing of aluminium blind rivets, Journal of Material Processing Technology, 153-154, 74-79.
• Landre, J., Pertence, A., Cetlin, P.R., Rodriques, J.M.C., Martins, P.A.F., 2003, On the utilisation of ductile fracture criteria in cold forging, Finite Elements in Analysis and Design, 39, 175-186.
• Lemaitre, J., Desmorat, R., 2005, Engineering Damage Mechanics, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
• Oyane, M., Sato, T., Okimoto, K., Shima, S., 1980, Criteria for ductile fracture and their application, J. Mech. Working Tech, 4, 66-81.
• Ryan, L., Monaghan, J., 2000, Failure mechanism of riveted joint in fibre metal laminates, Journal of Materials processing Technology, 103, 36-43.
• Tabor, D., 1951, The Hardness of Metals, Clarendon Press, Oxford, 105-107.
• Wagoner, R.H., Chenot, J.L., 1996, Fundamentals of metal forming, John Wiley & Sons, Inc, New York.
• Wilson, W.M., Oliver, W.A., 1930, Tension tests of rivets, University of Illinois, Urbana.
• Zienkiewicz, O.C., Zhu, J.Z., 1987, A simple error estimator and adaptive procedure for practical engineering analysis, Internal. J. Numer. Methods Engrg., 24, 337-357.