Numeryczne szacowanie poziomu naprężeń resztkowych w zakuwanym połączeniu nitowym

• Autorzy: Derewońko Agnieszka , Szymczyk Elżbieta , Jachimowicz Jerzy

Identyfikatory

DOI

10.15199/148.2020.2.3

Warianty tytułu

EN

Numerical estimation of the residual stress levels in the riveted joint

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podstawowe warunki projektowania połączenia nitowego wymagają sprawdzenia jego wytrzymałości ze względu na ścinanie nitów oraz dopuszczalne naciski wynikające z obciążeń eksploatacyjnych. W obliczeniach analitycznych przyjmowany jest równomierny rozkład takich obciążeń przypadających na nit oraz nie są uwzględniane naprężenia własne powstałe w procesie zakuwania nitu. Przedstawione w pracy analizy wykazały, że zastosowanie metody elementów skończonych do symulacji procesu zakuwania nitu pozwala zaobserwować zjawiska zachodzące w trakcie tego procesu, a mogące prowadzić do powstawania niebezpiecznych koncentracji naprężeń powodujących inicjację pęknięć. Zastosowanie metody elementów skończonych przy wykorzystaniu programu MSC.Marc umożliwia zamodelowanie złożonego procesu technologicznego, pozwalając określić wartości odkształceń i naprężeń w obszarach kontaktu, co jest utrudnione lub wręcz niemożliwe w przypadku badań doświadczalnych.

EN

The basic conditions for designing a riveted joint require checking its strength due to shear rivets and allowable pressures resulting from operating loads. The analytical calculations assume an even distribution of such loads per rivet and do not take into account the natural stress generated during the riveting process. The analyzes presented in the work have shown that the use of the finite element method to simulate the riveting process allows observing phenomena occurring during this process, which may lead to the formation of dangerous stress concentrations causing crack initiation. The use of the finite element method using the MSC.Marc program allows modeling of a complex technological process, allowing to determine the values of deformations and stresses in contact areas, which is difficult or even impossible in the case of experimental research.

Słowa kluczowe

PL

połączenie nitowe; naprężenie resztkowe; metoda elementów skończonych

EN

riveted joint; residual stress; finite element method

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
• Czasopismo: Przegląd Mechaniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 2
• Strony: 32--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Derewońko Agnieszka

• Wydział Mechaniczny Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej WAT ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Szymczyk Elżbieta

• Wydział Mechaniczny Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej WAT ul. Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Jachimowicz Jerzy

• WAT

Bibliografia

• [1] Dietrich M. (red.). 2015. Podstawy konstrukcji maszyn t. 3, Warszawa: WNT.
• [2] PN-EN ISO 14589:2003. Nity jednostronne. Badania mechaniczne.
• [3] Hartman A., J. Schijve. 1969. The effect of secondary bending on the fatigue straight of 2024-T3 alclad riveted joints. Amsterdam: National Aero and Astronautical Research Institute. NAL. TR69116U.
• [4] Jachimowicz J., R. Kajka, J. Kaniowski. 2002. "Analiza połączenia nitowego fragmentu skrzydła samolotu przy wykorzystaniu systemów CAD i MES. Systems: journal of transdisciplinary systems science 7: 264-272.
• [5] Langrand, B. et al. 2002. “An alternative numerical approach for full scale characterisation for riveted joint design." Aerospace Science and Technology 6.5: 343-354.
• [6] Ciesielski M., J. Jachimowicz, R. Kajka, J. Krysztofik, W. Szachnowski. 2005. "Badania złącza nitowego". Zagadnienia wybrane. X Jubileuszowy Kongres Eksploatacji Urządzeń Technicznych. Stare Jablonki 2005.
• [7] Jachimowicz J., R. Kajka, J. Osiński. 2005. "Analiza połączenia nitowego o podwyższonej wytrzymałości". XXII Sympozjon Podstaw Konstrukcji Maszyn, Gdynia-Jurata 2005.
• [8] Jachimowicz J., R. Kajka, J. Krysztofik, W. Szachnowski, E. Szymczyk. 2005. "Stan odkształceń i naprężeń w pobliżu nitu w konstrukcji lotniczej - analizy MES i badania". IX Konferencja "Programy MES w komputerowym wspomaganiu analizy, projektowania i wytwarzania". Giżycko 19-22.10.2005.
• [9] Niezgodziński T., A. Młotkowski. 2005. "Das numerische Modellieren der Nietung". GESA Symposjum, Saarbrucken 2005.
• [10] Miller R.P.G. 1995. An experimental investigation on the Iatigue behavior of fuselage riveted lap joints. The Significance of the rivet squeeze force and a comparison of 2924-t3 and glare 3. Doctor thesis. Delft: Delft University of Technology, Faculty of’ Aerospace Engineering. Structures and Materials Laboratory.
• [11] Krasnowski B.R. et al. 2001. “Fatigue strength and damage tolerance of thin sheet riveted lap/splice joint with cold-expanded holes". Design for Durability in the Digital Age. Proceedings of the 21th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue. 27-29 June 200I. Toulouse. France. editor J. Rouchon, CEPADUES EDITIONS. pp. 195-207.
• [12] Larouche S. et al. 2001. “Influence of cold working and interference fit on fatigue life 7475-t735i aluminium alloy fastener hole Design for Durability in the Digital Age. Proceedings of the 21th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue. 27-29 June 200I. Toulouse. France. editor J. Rouchon, CEPADUES EDITIONS.pp. 681-698.
• [13] Kaniowski J. 2003. "Poprawa wytrzymałości zmęczeniowej połączeń nitowych". Materiały V Forum Wiropłatowego. Warszawa.
• [14] Skorupa M., T. Machniewicz, A. Skorupa, J. Schijve, A. Korbel. 2015. "Fatigue life prediction model for riveted lap joints". Engineering Failure Analysis 53: 111-123.
• [15] Leonetti D. J. Maljaars. H.H. Snijder.2018. “Reliability based fatigue life estimation of shear riveted connections considering dependency of rivet hole failures". MATEC Web of Conferences 165. 10008. https.//doi.org/10.1051/matecconf/201816510008.
• [16] Foulquier J., C. Petiot. 1993."Fretting-fatigue behaviour of major helicopter alloys and influence of surface protections." Engineering Materials Advisory Services Ltd, Durability and Structural Integrity of Airframes. 2: 899-916.
• [17] Iyer K.P., C. Bastias, C. Rubin. 1997. “Analysis of fatigue and fretting of three-dimensional, single and double rivet-row lap joints." ICAF 97 - Fatigue in new and ageing aircraft : 855-869.
• [18] Jachimowicz J., J. Kaniowski, W. Karliński. 2000. "Zmęczenie cierne w konstrukcjach lotniczych". XVIII Sympozjum Zmęczenie Materiałów i Konstrukcji, Bydgoszcz-Pieczyska, maj 2000: 163-170.
• [19] Jachimowicz J., R. Kajka, J. Kaniowski, W. Karliński. 2005. "Fretting w konstrukcjach lotniczych". Tribologia (3): 97-108.
• [20] Nowell D., D. Dini, D.A. Hills. 2006. “Recent developments in the understanding of fretting fatigue." Engineering fracture mechanics 73.2: 207-222.
• [21] Wasiunyk P. 1991. Teoria procesów kucia i prasowania. Warszawa: WNT.
• [22] Erbel S., K. Kuczyński, Z. Marciniak. 1981. Obróbka plastyczna. Warszawa: PWN.
• [23] Wang G.S. “Computational method for evaluating the fatigue life of mechanical joints". 2001. Design for Durability in the Digital Age. Proceedings of the 21th Symposium of the International Committee on Aeronautical Fatigue. 27-29 June 200I. Toulouse. France. editor J. Rouchon, CEPADUES EDITIONS, pp. 27-29.
• [24] Derewońko A., E. Szymczyk, J. Jachimowicz. 2005. "Numeryczna symulacja spęczania trzpienia nitu". IX Konferencja nt. Programy MES w komputerowym wspomaganiu analizy, projektowania i wytwarzania, Giżycko.
• [25] Derewońko A., E. Szymczyk, J. Jachimowicz. 2006. “Nurnerical sirnulation of riveting process" European Solid Mechanics Conference ESMC, Budapest, Hungary. 28.08-1.09.2006.
• [26] Dokumentacja techniczna MSC.MARC. 2004. The MacNeal- Schwendler Corp.
• [27] Ciesielski M. et al. 2005. “Analytical and experimental stress field image in a rivet joint." Prace Instytutu Lotnictwa 1 (180): 14-19.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).