Modele globalne i lokalne MES w analizie struktur lotniczych na przykładzie fragmentu skrzydła samolotu PZL M28 Skytruck

• Autorzy: Jachimowicz J. , Szymczyk E. , Sławiński G. , Derewońko A. , Wronicz W.

Warianty tytułu

EN

Global and local FE models for aircraft structures analyses based on example of the PLZ M28 Skytruck airplane's wing part

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule na wstępie przedstawiono globalne analizy statyczne MES struktury fragmentu skrzydła samolotu PZL M28 Skytruck. W dalszej części pracy zamieszczono kolejno modele lokalne o różnym stopniu szczegółowości, umożliwiające analizy MES obszarów konstrukcji skrzydła z uwzględnieniem połączeń nitowych, analizy poszczególnych szwów nitowych, a w końcu analizy pojedynczych nitów. Omawiane modele lokalne poza warunkami brzegowymi wynikającymi z modeli globalnych i obciążeniami ogólnymi samolotu uwzględniają wybrane czynniki materiałowe i technologiczne oraz ich wpływ na stan przemieszczeń i naprężeń wokół nitu. Na końcu artykułu przedstawiono symulację procesu nitowania nitu grzybkowego w wyniku której uzyskano rozkład naprężeń resztkowych wokół nitu.W analizach wykorzystano systemy MSC Nastran, Marc i Ansys, a zakres analiz obejmował materiały sprężysto-plastyczne oraz sformułowania dużych przemieszczeń i odkształceń, a także wielopłaszczyznowy kontakt powierzchniowy.

EN

The paper deals with the analysis of residual stress and strain fields in a riveted joint. This stage of study concerns improving the fatigue performance of riveted joints in an airframe. Riveting, particularly in aviation, is a traditional but still commonly used method of joining sheet metal components. Aircraft structures are thin-walled ones, with coverings made of thin sheets stiffened by stringers, frames or ribs. Sheets are typically assembled by multiple rivet or bolt joints. Rivets and bolts are also used to joint sheets and stiffeners. Therefore fatigue resistance of the aircraft structure depends on tens of thousands or even hundreds of thousands rivet joints, which are used to build it. Global and local numerical models of the joint are considered with regard to the aim introduced in the paper. Numerical FE simulations of upsetting process are carried out using the NASTRAN and MARC code. Three-dimensional numerical models are used to determine the resulting stress and strain fields at the mushroom rivet and around the hole. This type of a problem requires the use of contact between the elements assembled and non-linear geometric and elasto-plastic multilinear material models to simulate behaviour of the rivet and sheets. The influence of the squeezing force on strain and stress states is studied. A certain solution to the problem connected with non-uniform stress distribution in the rivet hole is proposed and analysed.

Słowa kluczowe

PL

struktury lotnicze; połączenie nitowe; proces zakuwania; modele MES; pola naprężeń resztkowych

EN

riveted joint; mushroom rivet; FEM local models; stress and strain fields

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 59, nr 1
• Strony: 35--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Jachimowicz J.

autor

Szymczyk E.

autor

Sławiński G.

autor

Derewońko A.

autor

Wronicz W.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] http://airnews.pl/photo/2006/03/16/IMG_0571-01.jpg
• [2] Samolot An28. Instrukcja obsługi technicznej.
• [3] J. Jachimowicz, R. Kajka, Problemy modelowania połączeń nitowych metodą elementów skończonych, VIII Konferencja Naukowo-Techniczna: Programy MES w komputerowym wspomaganiu analizy, projektowania i wytwarzania, Rynia, 2003.
• [4] J. Jachimowicz, W. Wronicz, Wybrane problemy modelowania nitowanych, lotniczych struktur cienkościennych, Przegląd Mechaniczny, nr 5, 2008.
• [5] R. Kajka, Analizy i modelowanie połączeń nitowych metodami numerycznymi, Sprawozdanie Instytutu Lotnictwa, 15/BZ/07.
• [6] W. Wronicz, Modelowanie nitowanych struktur cienkościennych w metodzie elementów skończonych na przykładzie fragmentu struktury skrzydła samolotu M28, Sprawozdanie Instytutu Lotnictwa, 0040/BP/2007.
• [7] PI 249-78. Instrukcja nitowania PZL Mielec.
• [8] Dokumentacja konstrukcyjna samolotu PZL M28 Skytruck.
• [9] A. Krukowski, K. Szewczyk, Podstawy Konstrukcji Maszyn, Część I: Połączenia nierozłączne, WAT, 1987.
• [10] R. Muller, An experimental and numerical investigation on the fatigue behaviour of fuselage riveted lap joints, Doctoral Dissertation, Delft University of Technology, 1995.
• [11] E. Szymczyk, J. Jachimowicz, G. Sławiński, Analiza wpływu luzów technologicznych na pole naprężeń resztkowych w otoczeniu nitu stożkowego, Programy MES w Komputerowym Wspomaganiu Analizy, Projektowania i Wytwarzania, Kazimierz, 2007.
• [12] MSC Marc Theoretical Manual, MSC Corp. 2004.
• [13] W. Grigoriew, P. Gołdowski, Nitowanie konstrukcji ze stopów lekkich, Wydawnictwo MON, 1954.
• [14] FAR - Federal Aviation Regulations, Przepisy lotniczej organizacji Federal Aviation Administration.
• [15] JAR - Joint Aviation Requirements, europejskie przepisy lotnicze organizacji Joint Aviation Authorites.
• [16] NLG - Normy Lotnoj Godnosti, Ministertvo Grażdznskiej Aviacji.