Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Selection of materials for repairing punctures of metal skin of semi-monocoque structures using composite patches

Godzimirski Jan, Rośkowicz Marek, Barca Iga

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2023

|

nr 2

19--32

EN

For repairing punctures of skin of semi-monocoque structures under field conditions, simple methods are sought to guarantee the reliability of the repaired structure. Therefore, adhesive joints and composite materials are being increasingly used in repairs. During repairs using adhesion, an important aspect that affects the quality of the joint is the selection of the adhesive and the quality of surface preparation of the parts to be joined. This is necessary to get the right bond strength and durability of the joint in working environments characterized by extreme temperatures and exposure to chemicals and moisture. The purpose of the study was to select an adhesive with good strength properties for bonding AW2024T3 aluminum sheets to carbon and glass composites, and to analyze the effect of metal surface preparation on the strength of adhesive joints (grinding, sandblasting and chemical surface preparation). The tests were carried out on overlap (metal-composite) specimens. For selected adhesives, strength tests were also carried out on specimens replicating the repaired damage with a diameter of 20 mm of metal skin repaired by different methods, including composite patches and adhesive joints. The specimens were loaded in tension and loss of stability. The tests made it possible to determine the requirements for composite patches used for repairing upper and lower airframe wing skins.

PL

Do napraw przebić pokryć konstrukcji półskorupowych w warunkach polowych, poszukuje się prostych metod, które zagwarantują niezawodność naprawianej struktury. Dlatego coraz częściej w naprawach wykorzystuje się połączenia adhezyjne i materiały kompozytowe. Podczas napraw z zastosowaniem klejenia ważnym aspektem, który wpływa na jakość połączenia, jest dobór odpowiedniego kleju oraz jakość przygotowania powierzchni klejonych elementów. Jest to niezbędne do uzyskania odpowiedniej siły wiązania i trwałości połączenia w środowisku pracy, które cechują ekstremalne temperatury oraz narażenie na działanie chemikaliów i wilgoci. Celem badań był dobór kleju o dobrych właściwościach wytrzymałościowych do łączenia blach AW2024T3 z kompozytami węglowymi i szklanymi oraz analiza wpływu przygotowania powierzchni metalowych na wytrzymałość połączeń adhezyjnych (szlifowanie, piaskowanie i chemiczne przygotowanie powierzchni). Badania przeprowadzono na próbkach zakładkowych (metalowo-kompozytowych). Dla wybranych klejów wykonano również badania wytrzymałościowe próbek imitujących naprawione uszkodzenie o średnicy 20 mm pokrycia metalowego naprawianego różnymi metodami, w tym z zastosowaniem łat kompozytowych i połączeń adhezyjnych. Próbki obciążano na rozciąganie i utratę stateczności. Przeprowadzone badania pozwoliły określić wymagania dotyczące łat kompozytowych stosowanych do napraw górnych i dolnych pokryć skrzydeł płatowców.

2

Strength calculations of the Formula 1 car survival cell

Barca Iga

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2022

|

nr 1

3--13

EN

The paper presents the results of calculations by the finite element method (FEM) of the monocoque survival cell of a Formula 1 car designed with the use of a sandwich structure in accordance with the Formula 1 Technical Regulations of 2020. The guidelines for the chamber geometry and the necessary certification tests were presented. Proposed solutions in the field of materials for the design of sandwich panels, including cladding made of carbon fiber reinforced laminates and honeycomb cores made of aluminum and titanium. The results of computer simulations were discussed. The analysis of the obtained results of numerical calculations shows that the height of the cell filler has the greatest impact on the strength of the analyzed structure.

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń metodą elementów skończonych (MES) komory przetrwania typu monocoque bolidu Formuły 1 projektowanej z wykorzystaniem struktury przekładkowej zgodnie z Regulaminem Technicznym Formuły 1 z 2020 roku. Przedstawiono wytyczne dotyczące geometrii komory oraz niezbędnych testów certyfikacyjnych. Zaproponowano rozwiązania w zakresie materiałów do projektowania płyt przekładkowych, w tym okładzin wykonanych z laminatów wzmacnianych włóknem węglowym oraz rdzeni typu honeycomb przygotowanych z aluminium i tytanu. Omówiono wyniki symulacji komputerowych, uwzględniając również koszty przyjętych rozwiązań. Analiza otrzymanych wyników obliczeń numerycznych wskazuje, że największy wpływ na wytrzymałość analizowanej struktury ma wysokość wypełniacza komórkowego.

3

Analysis of the airframe repair node

Rośkowicz Marek, Barca Iga

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2022

|

nr 3

42--48

EN

Polymer composite materials can be used both for the production of semi-monocoque structures and for the repair of aircraft airframes. Of all the elements of the semi-monocoque structure, the airframe skin is most often damaged during operation. The fragments of the skin between the frame elements of the semi-monocoque structure are considered as a thin-walled plate. The paper presents an analysis of the repair node of a metal plate subjected to uniform shear. The model of the repaired plate made in the Ansys Workbench environment was used for the analysis. The boundary conditions were defined by means of an articulated frame using the possibilities of the computing environment in the scope of, defining elements among others. The model was initially verified experimentally, assuming that it can be used to carry out a comparative analysis of two methods of repairing a damaged plate, using CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) and GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) materials. Analyzing the obtained results, it was found that the repair does not restore the original strength of the damaged structure, however, it reduces the stress of the plate material around the opening by 10%.

PL

Polimerowe materiały kompozytowe mogą być wykorzystywane zarówno do wytwarzania elementów konstrukcji półskorupowych jak i do napraw już eksploatowanych metalowych płatowców statków powietrznych. Spośród wszystkich elementów konstrukcji półskorupowej, pokrycie płatowca ulega najczęściej uszkodzeniom eksploatacyjnym. Fragmenty pokrycia pomiędzy elementami szkieletu konstrukcji półskorupowej rozpatruje się jako płytę cienkościenną. W pracy przeprowadzono analizę węzła naprawczego metalowej płyty poddanej równomiernemu ścinaniu. Do analizy wykorzystano model naprawianej płyty wykonanej w środowisku Ansys Workbench. Warunki brzegowe zdefiniowano za pomocą przegubowej ramki wykorzystując możliwości środowiska obliczeniowego w zakresie m.in. definiowania kontaktów. Model wstępnie zweryfikowano eksperymentalnie, przyjmując założenie, że może być wykorzystywany do przeprowadzenia analizy porównawczej dwóch metod naprawy uszkodzonej płyty, z wykorzystaniem materiałów CFRP (Carbon Fibre Reinforced Plastic) oraz GFRP (Glass Fibre Reinforced Plastic). Analizując otrzymane wyniki stwierdzono, że naprawa nie przywraca pierwotnej wytrzymałości uszkodzonej struktury, jednakże zmniejsza wytężenie materiału płyty wokół otworu o 10%.