Wpływ opasania rowingu szklanego wokoł tulei węzła mocowania łopaty śmigłowca na wytrzymałość statyczną dźwigara

• Autorzy: Guzikowski R.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1222740

Warianty tytułu

EN

Effect on belted glass roving around the mounting bushing on the static strength of rotor blade spar

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł opisuje próbę eksperymentalną i analizy przy użyciu Metody Elementów Skończonych (MES) mające na celu zweryfikowanie zasadności stosowania współczynnika obniżającego naprężenia dopuszczalne w miejscu zawijania rowingu szklanego, na przykład na tulejach w nasadzie łopaty wirnika nośnego śmigłowca. Do przeprowadzenia próby eksperymentalnej zaprojektowano symetryczną próbkę składającą się z dwóch tulei opasanych rowingiem w celu zapewnienia poprawnej pracy układu. W obliczeniowej części próby korzystano z oprogramowania MSC PATRAN 2014.1 oraz MSC NASTRAN 2014.1. Próba polegała na statycznym rozciąganiu próbki w jej osi podłużnej aż do zniszczenia próbki. Badaniom poddano trzy próbki o oznaczeniach S-S1, S-S2 i S-S3. Dla próbek osiągnięto odpowiednio siły niszczące: 139,8 kN, 133,3 kN oraz 146,4 kN, wartość uśredniona wynosi 139,8 kN. Wyniki próby eksperymentalnej są zbliżone do zakładanej siły niszczącej z uwzględnieniem współczynnika (k= 1,396) wynoszącej 143,3 kN. Różnica wynosi od 2% (dla próbki S-S3) od 7% (dla próbki S-S2). Wszystkie próbki pękły w miejscu przejścia odcinka prostoliniowego w owinięcia. Następnie przeprowadzono obliczenia MES sprawdzając naprężenia w rowingu przykładając obciążenie równe 140 kN odpowiadające w przybliżeniu sile wyznaczonej w próbie eksperymentalnej. Analizy pokazały, że w przypadku nieuwzględniania współczynnika k maksymalne naprężenia w próbce nie przekraczają naprężeń dopuszczalnych. W przypadku zastosowania współczynnika k= 1,396 naprężenia na owinięciach wokół tulei przekraczają naprężenia dopuszczalne. Dodatkowo największe naprężenia w próbce występują w strefie przejścia części prostoliniowej w owinięcia, co pokrywa się z miejscami pęknięć próbek. Przeprowadzone analizy potwierdziły słuszność stosowania i sposób obliczania współczynnika obniżającego wytrzymałość rowingu na rozciąganie na owinięciach.

EN

The article describes the test and analysis using Finite Element Method (FEM) to verify the legitimacy of the coefficient of allowable stress in place winding glass roving, for example bushing at the base of the rotor blades of the helicopter. For test was designed symmetrical sample of two roving belted bushing in order to ensure correct operation of the system. In the computational part of the test used a software MSC PATRAN 2014.1 and MSC NASTRAN 2014.1. The test was a static stretching of the sample in its longitudinal axis until failure of the sample. Three samples were tested, labeled Sl-S, S-S-S2 and S3. For samples achieved force, respectively: 139.8 kN, 133.3 kN and 146.4 kN averaged value is 139.8 kN. Experimental results of the test are similar to the expected breaking force (corrected for A=1.396) of 143.3 kN. The difference ranges from 2% (sample S-S3) to 7% (sample S-S2). All samples were broken at the transition of straight in the bushing. The tension in the roving was checked by FEM calculation by applying a load equal to 140 kN corresponding to approximately the force determined in the experimental test. Analysis showed that in the case of not taking account of the safety factor k the maximum stress in the specimen do not exceed the allowable stress. If a coefficient A=1.396 is in used, stresses around the bushing exceed the allowable stress. In addition, the highest stresses in the sample are present in the transition zone of the rectilinear portion of the wrapper which coincides with the destinations cracks samples. The conducted analysis confirmed the validity of the use and method of calculation of lowering tensile strength in roving in wrappers.

Słowa kluczowe

PL

analiza MES; rowing; próby wytrzymałościowe; wytrzymałość na rozciąganie

EN

FEM analysis; roving; strength tests; tensile strength

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 3 (244)
• Strony: 54--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Guzikowski R.

• Centrum Technologii Kompozytowych, Instytut Lotnictwa, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa

Bibliografia

• [1] Szablewski K., Jancelewicz B., Lucjanek W., 1995, „Wstęp do konstrukcji śmigłowcow", Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa.
• [2] Kiraly R., Head R. E., 1983, „Manufacturing Methods and Technology (MANTECH) Program: Manufacturing Techniques for Composite Main Rotor Blade for the Advanced Attack Helicopter", United States Army Aviation Research and Development Command, St. Louis, MO.
• [3] www.agv.com (2016 r.).
• [4] http://wwwhuntsman.eom/corporate/a/Home (2016 r.).
• [5] Wiśniowski W., 2014, „Specjalizacje Instytutu Lotnictwa - przegląd i wnioski", Prace Instytutu Lotnictwa, Vol. 235(2), s. 7-16.
• [6] Kaddour A. S, Hinton M. J., 2012, „Input data for for test cases used in benchmarking triaxial failure theories of composites. Journal of Composite Materials", No. 19-20/vol. 46; 2295-2312.
• [7] Quick Reference Guide: MSC Nastran, 2013.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę