Numeryczne modelowanie zagadnienia kontaktu w procesie spęczania nitu

• Autorzy: Derewońko A. , Szymczyk E. , Jachimowicz J.

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling of a contact problem in the rivet upsetting process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy jest dobór modelu numerycznego (właściwej siatki elementów skończonych) zapewniającego prawidłowe odwzorowanie współpracy kontaktujących się powierzchni nitu i blachy w procesie spęczania trzpienia nitu. Stanowi ona jeden z etapów badania lokalnych zjawisk fizycznych w połączeniach nitowych lotniczych konstrukcji cienkościennych [1-8]. Analizy z uwzględnieniem zagadnienia kontaktu i dużych odkształceń wykonano metodą elementów skończonych w programie MSC.Marc. Wyniki obliczeń numerycznych porównano z wartościami sił i naprężeń oszacowanymi analitycznie dla spęczanego swobodnego walca. Uzyskane numerycznie rozkłady naprężeń i odkształceń są zgodne z prezentowanymi w literaturze [13], co wskazuje, że proces zakuwania trzpienia nitu został odwzorowany poprawnie. Deformacje powierzchni kontaktu na granicy nitu i blachy wykazują dużą wrażliwość na parametry siatki elementów skończonych. Właściwy sposób podziału współpracujących brył na elementy skończone pozwala uniknąć wzajemnego przenikania węzłów, a tym samym niefizycznych koncentracji naprężeń w obszarze kontaktu.

EN

The paper deals with numerical simulation of rivet upsetting in a hole. The work is aimed at a choice of numerical model (proper finite element mesh) that ensures suitable behaviour of the rivet and sheet hole surfaces during rivet's upsetting process. This is preliminary stage of an analysis of the local physical phenomena in the riveted joints of an aircraft structure. A contact problem and large strains are taken into consideration in FEM analysis performed with MARC code. Numerical results are compared with analytical estimations for upsetting a cylindrical specimen. Numerical stress and strain fields show that squeezing the rivet shank is correctly described. The deformations of contact surface between the rivet and the hole are sensitive on finite element mesh parameters. Due to appropriate meshing of the mating components, mutual node penetration and consequently, non-physical stress concentration on the contact surfaces can be avoided.

Słowa kluczowe

PL

MES (metoda elementów skończonych); proces nitowania; zagadnienie kontaktu; połączenia nitowe

EN

FEM; riveting process; contact problem; riveted joint

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr 4
• Strony: 89--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il.

Twórcy

autor

Derewońko A.

autor

Szymczyk E.

autor

Jachimowicz J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Zakład Mechaniki Ogólnej, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] J. JACHIMOWICZ, J. KANIOWSKI, W. KARLIŃSKI, Zmęczenie cierne w konstrukcjach lotniczych, XVIII Sympozjum "Zmęczenie Materiałów i Konstrukcji", Bydgoszcz-Pieczyska, maj 2000, 163-170.
• [2] J. JACHIMOWICZ, R. KAJKA, J. KANIOWSKI, W. KARLIŃSKI, Fretting w konstrukcjach lotniczych, Tribologia 3, SIMPRESS, Warszawa, 2005, 97-108.
• [3] J. JACHIMOWICZ, R. KAJKA, E. SZYMCZYK, Analiza wytrzymałościowa MES zakładkowego połączenia nitowego z uwzględnieniem zjawisk kontaktowych i naprężeń własnych, Systems Journal of Transdisciplinary Systems Science, Polanica, 16-19.06.2004.
• [4] M. CIESIELSKI, J. JACHIMOWICZ, R. KAJKA, J. KRYSZTOFIK, W. SZACHNOWSKI, Analityczny i doświadczalny obraz pola naprężeń w złączu nitowym, X Jubileuszowy Kongres Eksploatacji Urządzeń Technicznych, Stare Jabłonki, 6-9.IX.2005.
• [5] T. NIEZGODZIŃSKI, A. MŁOTKOWSKI, Das numerische Modellieren der Nietung, GESA Symposjum, Saarbrucken, 2005.
• [6] E. SZYMCZYK, J. JACHIMOWICZ, A. DEREWOŃKO, Analysis of displacement and stress distributions in riveted joints, III European Conference on Computational Mechanics Solids, Structures and Coupled Problems in Engineering, Lisbon, Portugal, 5-8 June 2006.
• [7] A. DEREWOŃKO, E. SZYMCZYK, J. JACHIMOWICZ, Numerical simulation of riveting process, 6th European Solid Mechanics Conference ESMC, Budapest, Hungary, 28 August-1 September, 2006.
• [8] J. JACHIMOWICZ, R. KAJKA, W. SZACHNOWSKI, E. SZYMCZYK, Problemy eksploatacji szwów nitowych w konstrukcjach lotniczych - analityczna i eksperymentalna ocena stanu naprężeń, Polanica, 21-24.06 2006.
• [9] A. HARTMAN, J. SCHIJVE, The effect of secondary bending on the fatigue straight of 2024-T3 Alclad riveted joints, National Aero and Astronautical Research Institute, Amsterdam, NAL, TR 69116U, 1969.
• [10] R. P. G. MÜLLER, An Experimental Investigation on the Fatigue Behavior of Fuselage Riveted Lap Joints; The Significance of the Rivet Squeeze Force, and a Comparsion of 2924-T3 and Glare 3. Doctor thesis, Delft University of Technology, Faculty of Aerospace Engineering, October 1995.
• [11] S. ERBEL, K. KUCZYŃSKI, Z. MARCINIAK, Obróbka plastyczna, PWN, Warszawa, 1981.
• [12] PN-79/M-82903 Nity, Wymagania i badania.
• [13] P. WASIUNYK, Teoria procesów kucia i prasowania, WNT, Warszawa, 1982.
• [14] Dokumentacja techniczna MSC/MARC, wyd. the MacNeal-Schwender Corp., 2004.