Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nośność hybrydowych połączeń nitowano-śrubowych z wykorzystaniem śrub wysokiej wytrzymałości

Pawłowski Kamil

Materiały Budowlane

|

2023

|

nr 5

18--21

PL

Prezentowane wyniki stanowią wstępne podsumowanie dotychczasowych badań własnych dotyczących połączeń zakładkowych, hybrydowych, nitowano-śrubowych. Rozważano elementy próbne z połączeniami dwuciętymi, w których jeden z nitów został wymieniony na śrubę wysokiej wytrzymałości. W poszczególnych elementach śruby osadzano w otworach zwykłych lub pasowanych, a następnie sprężano. Zagadnienie związane z wymianą nitów na śruby podjęto z uwagi na częste stosowanie takiej praktyki w przypadku remontów zabytkowych konstrukcji stalowych. Jednak nośność takich połączeń nie jest dotychczas potwierdzona badaniami modelowymi i analizami obliczeniowymi. Wyniki wykonanych badań zilustrowano na wykresach obciążenie - przemieszczenie, które można porównać z wynikami referencyjnymi dotyczącymi połączenia na dwa nity. Ponadto ustalono siłę niszczącą połączenia oraz oszacowano ich sztywność translacyjną. Ważnym etapem prowadzonych badań była analiza różnych układów łączników w połączeniu, a wnioski płynące z otrzymanych badań potwierdzają aktualny stan wiedzy zawarty w [1, 2].

EN

The results presented in this article are a preliminary summary of the authors’ research on the lap connections, hybrid joints, and riveted bolt joints. The analysed test elements with double-notched joints, in which one of the rivets was replaced with a high-resistance bolt. The bolts in specific elements were placed in regular or fitted holes and then pre-stressed. The issue related to the replacement of rivets with bolts was analysed due to the fact that this is a commonly used practice in the renovation of historic streel structures. However, the bearing capacity of those joints has not yet been confirmed by model studies with computational analyses. The results of the performed tests are presented in form of load-displacement diagrams, which may be compared to the reference results for double-riveted joints. A part from that, the joint breaking force was determined and the translational stiffness was assessed. An important element of the conducted research was the analysis of various arrangements of connectors in a joint. The results of the analyses confirm the current state of knowledge presented in publications [1, 2].

2

Improvement of fatigue life of riveted joints in helicopter airframes

Rośkowicz Marek, Godzimirski Jan, Jasztal Michał, Gąsior Jarosław

Eksploatacja i Niezawodność

|

2021

|

Vol. 23, no. 1

165--175

EN

Using original cold-formed rivets in repairs of airframes of helicopters is difficult due to no access to inside parts of the airframe. Thus, the main aim of the study was to investigate the possibility to use the blind rivets or hybrid joints by verification the fatigue performance of such joints that must be better than with original rivets. Riveted and hybrid joints have been experimentally tested under static and fatigue loads. Furthermore, numerical calculations of stress distribution for strapped joint have been conducted. The test results covered fatigue life of lap joints and models of repaired airframe sheets using ordinary mushroom head rivets ref. 3558A-4-10, titanium driven blind bolts with pin, ref. MBF2110AB-05-150 and modified hybrid joints. Using titanium driven blind bolts with pin instead of ordinary hammer-bucked rivets, can improve the fatigue life of element made of aluminum alloy AW 2024T3. There are advantages of replacing riveted joints with modified hybrid (rivet & adhesive) joints in threefold increase in fatigue life of repaired airframe structures.

3

Resistance spot weld bonding of steel sheets

Kowieski Szymon, Matusiak Jolanta

Welding Technology Review

|

2019

|

R. 91, nr 10

25--33

EN

The use of innovative resistance welding methods with bonding for joining construction materials opens new possibilities in expanding ranges of combined materials in various industrial sectors. The article presents the results of experiments of resistance spot welding-adhesive bonding, using the weld-through technique. The influence of welding conditions (technological parameters of welding) and adhesive bonding conditions (method of surface preparation, size and thickness of the overlap during bonding) on the process of creating hybrid connections is presented. The tests combined DC01 steel sheets without protective coverings and DP 600 with Z140 zinc protective coating and designed for applications in the automotive industry one-component epoxy adhesive was used.

PL

Stosowanie innowacyjnych metod zgrzewania rezystancyjnego z klejeniem do łączenia materiałów konstrukcyjnych otwiera nowe możliwości w rozszerzaniu zakresów łączonych materiałów w różnych branżach przemysłowych. W artykule przedstawiono wyniki eksperymentów łączenia hybrydowego: zgrzewanie rezystancyjne punktowe-klejenie z użyciem techniki weld-through. Przedstawiono wpływ parametrów technologicznych zgrzewania oraz warunków klejenia (sposób przygotowania powierzchni, wymiary zakładki oraz grubość warstwy kleju) na proces tworzenia złączy hybrydowych zgrzewanie rezystancyjne-klejenie blach stalowych. W badaniach łączono blachy stalowe DC01 bez pokryć ochronnych i DP 600 z pokryciem ochronnym cynkowym Z140 z zastosowaniem kleju epoksydowego jednoskładnikowego przeznaczonego do zastosowań w przemyśle samochodowym.

4

Local Shear Strength of Hybrid Polymer-Metal Joints Produced During Injection Moulding

Trzaska O., Kaczmar J. W.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2018

|

T. 24, Nr 5 (185)

43--49

EN

In the present work the application of proadhesion interlayers based on epoxy resin compounds as the coupling agents between injected polymer material and the metal insert surface has been proposed. Within the framework of the investigations the effect of the type of applied epoxy resin compounds and their modifications on the mechanical properties (shear strength) of produced hybrid joints have been analyzed. The joining of thermoplastic polymer with the metal sheets was achieved by injection molding of polyamide 6 with 30% of glass fibers (PA6GF30) between metal sheet surfaces (DC01 steel, 0.5 mm thick, cold rolled steel sheet for drawing and forming) covered by epoxy composition interlayers.

5

Analiza warunków grawitacyjnego wypełniania szczelin w połączeniach klejowo-nitowych

Krawczuk A., Kuczmaszewski J.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2015

|

nr 2

50--55

PL

Połączenia klejowo-nitowe są interesującym sposobem łączenia elementów w przemyśle maszynowym, zwłaszcza lotniczym i motoryzacyjnym. Charakteryzują się wysoką wytrzymałością i zapewniają skuteczną hermetyzację konstrukcji. Z technologicznego punktu widzenia najkorzystniejszym wariantem wykonania takich połączeń jest nitowanie, a następnie wypełnianie szczelin pomiędzy połączonymi elementami środkiem adhezyjnym. Warunkiem skutecznego kształtowania takich połączeń jest odpowiednie przygotowanie powierzchni łączonych elementów, dobór odpowiednich właściwości kleju lub uszczelniacza, zwłaszcza lepkości i tzw. czasu życia oraz wspomaganie procesu wypełnienia szczelin siłami grawitacji. W pracy podjęto próbę analizy wpływu „kąta spływu” środka adhezyjnego na wypełnianie szczeliny powstałej pomiędzy łączonymi elementami w połączeniu klejowo-nitowym. Pracę zakończono dyskusją wyników i wnioskami.

EN

Riveted-adhesive joints are an interesting connecting method of the elements in engineering particularly aerospace and automotive industries. This joints are characterized by high strength and provide effective encapsulation of structure. From a technological point of view of the preferred embodiment of such connections is riveting, and then filling the gaps between the riveted elements with adhesive. The condition for the effective formulation of such connections is proper preparation of the surface of joined elements, selection of the respective properties of the adhesive or sealant, especially viscosity and time of life and supporting the filling process with forces of gravity. The paper presents analysis of the impact of angle of discharge of the adhesive to filling the gap created between the riveted elements. The work completed discussion of the results and conclusions.

6

Wytrzymałość na odrywanie elementów hybrydowych metal-polimer wytwarzanych metodą wtryskiwania

Mayer P., Trzaska O., Dzięciołowska M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 3 (165)

271--274

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wytrzymałości na odrywanie elementów hybrydowych typu metal-polimer wytworzonych w technologii wtryskiwania. W celu zwiększenia adhezji powierzchnie stalowe zostaly przygotowane poprzez obróbkę strumieniowo-ścierną i modyfikację chemiczną. Zastosowano również warstwy epoksydowe pomiędzy wtryskiwanym polimerem a blachami stalowymi. Zbadano wpływ różnych kompozycji epoksydowych na wytrzymałość na odrywanie połączenia metal-polimer.

EN

In article are presented results of the peel strength tests of metal-polymer hybrid elements obtained during injection molding process. To increase adhesion the metal surfaces were prepared by abrasive blasting and chemical etching. Also epoxy layers were applied between injected thermoplastic polymer and steel plates. The influence of various epoxy compositions were investigated for peel strength of metal-polymer joints.

7

Numerical study of the prestressed connectors and their distribution on the strength of a single Lap, a double lap and hybrid joints subjected to uniaxial tensile test

Sadowski T., Golewski P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

579--585

EN

Prestressed joints are widely used in construction using connectors in the form of screws, whose task is to strong clamping of joined parts, thereby the internal forces in joint are transferred by surface friction contact of the elements. In the automotive and aerospace industries hybrid joints are more widely applied. Mechanical connectors are added to the adhesive joint in form of rivets, screws or clinch increasing its strength properties. The aim of this study was to determine how the prestressed connectors influence the mechanical response of hybrid, single and double lap joints. The influence of different distribution of the connectors was also investigated. Numerical study was conducted in ABAQUS program. Mechanical connectors were modeled by using fasteners, that allowed for a considerable simplification of the numerical model. In their application, there is no need for an additional submodels for connectors in the form of the rivet or the bolt. Prestressing is activated by direct application of the force to the connector. In the numerical examples the authors assumed that the diameter of the mechanical connectors was equal to 6mm and shear strength was equal 1kN. Adhesive layers were modeled by using cohesive elements for which maximum shear stresses and fracture energy were specified. The layer thickness was assumed to be equal 0.1mm and it was initially removed from the areas where mechanical connectors were placed. Two types of joints were analysed in the study: the single lap joint with lap dimensions 40x40mm as well as the double lap joint with lap dimensions 40x20mm, from which it results that theoretical strength of both connections should be the same. The prestressing of connectors was introduced by the force 1.5kN. For all pure - mechanical joints and for single lap joints positive effects were obtained. For double lap joints additional prestressing did not significantly affect for their strength. The influence of distribution of mechanical connectors was additionally analyzed by consideration of three configurations, where the rows of rivets were located at distances of 5, 10 and 15mm from the lap edge. The maximum increase of the load capacity by 24% was achieved for single lap joint as well as 35.7% for double lap joint. The obtained numerical results indicate the positive effects of additional pressure and allows for practical suggestions how to correct and optimize spacing distance of mechanical connectors in hybrid joints to get better mechanical response.

PL

Połączenia sprężone są szeroko stosowane w budownictwie przy wykorzystaniu łączników w postaci śrub, których zadaniem jest silne docisnięcie do siebie łączonych elementów, wskutek czego siły w złączu są przenoszone dzięki tarciu stykających się powierzchni tych elementów. W przemyśle samochodowym i lotniczym coraz powszechniej stosuje się połączenia hybrydowe. Do złącza klejowego wprowadzane są łączniki w postaci nitów, śrub lub przetłoczeń podnosząc jego cechy wytrzymałościowe. Celem przeprowadzonych badań było określenie jak wpływa sprężenie łączników w połączeniach hybrydowych w złączach zakładkowych oraz dwunakładkowych także przy różnym rozmieszczeniu łączników. Badania numeryczne były przeprowadzone w programie Abaqus. Połączenia mechaniczne były modelowane przy użyciu tzw. fastenerów, które pozwalają na znaczne uproszczenie budowy modelu. Przy ich zastosowaniu nie ma potrzeby wykonywania dodatkowego modelu w postaci łącznika - nitu lub śruby. Sprężenie jest natomiast wywoływane poprzez bezpośrednie podanie wartości siły wystepującej w łączniku. Dla łączników mechanicznych została podana siła powodująca ściecie o wartości 1kN a ich średnica wynosiła 6mm. Warstewka kleju była modelowana przy użyciu elementów kohezyjnych dla których zostały określone maksymalne naprężenia styczne oraz energia zniszczenia. Grubość warstewki wynosiła 0,1mm i wstępnie została ona usunięta z obszarów w których występowały łączniki mechaniczne. Badaniom poddano dwa typy połączeń: zakładkowe o wymiarach zakładki 40x40mm oraz dwunakładowe o wymiarach zakładek 40x20mm z czego wynika fakt, że teoretycznie wytrzymałość na ścinanie obu połączeń powinna być jednakowa. Analizowano połączenia sprężone siłą 1,5kN uzyskując pozytywne efekty dla wszystkich połączeń czysto - mechanicznych oraz dla połączeń zakładkowych. Dla połączeń dwunakładkowych sprężanie nie wpływa znacząco na ich wytrzymałość. Dodatkowo w pracy analizowano wpływ rozmieszczenia łączników mechanicznych rozważając trzy konfiguracje, gdzie rzędy nitów znajdowały się w odległościach 5, 10 i 15mm od granicy zakładki. Uzyskano tym samym maksymalny wzrost nośności o 24% dla połączeń zakładkowych oraz o 35,7% dla dwunakładkowych. Wykonane prace świadczą o pozytywnych skutkach sprężania połączeń a także dają wskazówki do prawidłowego - bardziej optymalnego wytrzymałościowo rozmieszczania łączników mechanicznych w połączeniach hybrydowych.

8

Modern hybrid joints in arospace: modelling and testing

Sadowski T., Balawender T., Śliwa R., Golewski P., Kneć M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

163-169

EN

The aim of the paper is to review different types of modern hybrid joints applied in aerospace. We focused on three particular cases: 1) spot welding - adhesive, 2) rivet-bonded and 3) clinch-bonded joints. The numerical models presented in the paper for these joints describe their complex behaviour under mechanical loading. The numerical calculations performed using ABAQUS code were compared to experimental results obtained by application of the Digital Image Correlation system (DIC) ARAMIS. The results investigated within the paper lead to the following major conclusions: - the strengthening of joints by application of adhesive significantly improve static strength, - the final failure of the joined structural system significantly depends on the surface adhesive area, - the stiffening effects of the hybrid joint lead to higher reliability and durability of the structural joints.

PL

W pracy dokonano przeglądu różnych typów połączeń hybrydowych stosowanych w lotnictwie. Szczególną uwagę zwrócono na trzy typy połączeń: 1) zgrzewanie punktowe - klejenie, 2) nitowanie - klejenie, 3) klinczowanie - klejenie. Modele numeryczne złączy zawarte w pracy, ujawniają złożoną i trudną do przewidzenia reakcję tych złączy na obciążenia mechaniczne. Obliczenia numeryczne porównano z wynikami eksperymentalnymi otrzymanymi za pomocą bezdotykowego systemu pomiaru odkształcen i naprężeń (DIC) ARAMIS. Główne wnioski z prezentowanych badań: - zastosowanie kleju powoduje istotne zwiększenie wytrzymałości statycznej testowanych połączeń, - na końcowy efekt zniszczenia złącza hybrydowego znaczący wpływ ma powierzchnia złącza klejowego, - zwiększona sztywność złączy hybrydowych powoduje, że mają one większą niezawodność i trwałość jako połączenia konstrukcyjne.

9

Application of DIC technique for monitoring of deformation process of SPR hybrid joints

Sadowski T., Kneć M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

119-125

EN

Digital Image Correlation (DIC) technique gives possibility to observe deformation process in many applications including self-piercing riveting (SPR) hybrid joint. The hybrid SPR joint consists of simple SPR joint made of two adherends, steel tubular rivet (total length of 5 mm) and an adhesive. The adhesive was applied before piercing process. For specimen preparation two different aluminum alloys were used: 2024 and 5005 (2mm thickness both) with tensile strength 400 and 160MPa, respectively. For better understanding of joint forming process and to allow DIC strains observation during the joint creation, a special holder was designed with precisely polished die. The tests were performed by application of the 100kN servo-hydraulic machine, which recorded time, load, displacement and was synchronized with the DIC system. The joint forming process was carried out with 2 mm/min constant speed. During piercing process rivet and upper surface of the adherend were observed and the major strain states were estimated. The uniaxial tensile tests of single lap joints (SLJ) up to the final failure were performed and the displacements and the strains were recorded. In particular the rivet deformation was observed also during the whole loading process. The hybrid SPR joints are very effective, because the load capacity and energy absorption increase more than 1.5 times in comparison to the simple SPR joints.

PL

Technika Cyfrowej Korelacji obrazu (DIC) pozwala na obserwacje procesów deformacji w róznych aplikacjach - w tym dla hybrydowych połączeń typu SPR (przebijanych za pomocą nita). Hybrydowe połaczenie typu SPR składa sie ze standardowego połączenia SPR - próbka jednozakładowa przebitą stalowym nitem pół-rurkowym (długosc całkowita 5 mm) oraz warstwy kleju pomiędzy zakładkami naniesionego przed procesem przebijania. Do stworzenia próbek zostały użyte dwa typu aluminium o różnej plastyczności 2024 i 5005 o grubości 2 mm każdy i wytrzymałości odpowiednio 400MPa i 160 MPa. W celu pełniejszego zrozumienia procesu formowania sie złacza został zaprojektowany specjalny uchwyt z precyzyjnie wyszlifowana matryca. Badania zostały przeprowadzone przy pomocy maszyny osiowej o zakresie 100kN, zsynchronizowana z systemem DIC. Proces tworzenia sie złącza był prowadzony ze stałą prędkością 2 mm/min. Podczas procesu tworzenia złącza obserwowano nit oraz górną powierzchnię łączonych blach i główne odkształcenia zostały wyznaczone. Badania przeprowadzono na próbkach zakładkowych do ich zniszczenia rejestrujac przemieszczenia i odkształcenia. W szczególnosci obserwowano deformacje nita w całym procesie deformacji. Hybrydowe połączenia typu SPR sa bardzo efektywne, ponieważ uzyskuje się wzrost siły przenoszonej przez połączenie i energii absorbowanej ponad 1.5 raza większych w porównaniu do prostego złącza typu SPR.

10

Hybrid adhesive bonded and riveted joints - influence of rivet geometrical layout on strength of joints

Sadowski T., Zarzeka-Raczkowska E.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 4

1128-1135

EN

The hybrid adhesive bonded and riveted joints have wider and wider application in different branches of engineering: aerospace, mechanical, civil etc. The hybrid joints' strength is 1.5 to 3 times higher than only adhesive bonded joints' strength. The hybrid joints characterize higher reliability during long-term working. In this article we present the influence of rivets' lay-out geometry on the hybrid adhesive bonded/riveted joints response to mechanical loading. Experimental research was carried using 3-D digital image correlation system ARAMIS. This system enables monitoring of the deformation processes of the hybrid joint specimen up to failure. We analysed the state of deformation of the adhesive bonded double-lap joints reinforced by different numbers of rivets. The hybrid joint specimens were subjected to the uniaxial tensile test. Moreover, the influence of geometry of individual number of rivets' layout (rivets arranged in one or more rows) for hybrid joint strength was studied. Experimental research was completed and supported by the computer simulations of the whole deformation processes of metal layers (aluminum), adhesive layers and rivets. Numerical simulations were conducted with the ABAQUS programme. The analysis of stress concentrations in different parts of the hybrid joint and their behaviour up to failure were investigated. Finally, the analysis and the comparison of the obtained results confirmed the influence of rivets' lay-out geometry not only on rivets joints but also on the hybrid adhesive bonded/riveted joints.

PL

Połączenia hybrydowe klejowo-nitowe znajdują coraz szersze zastosowania w różnych dziedzinach inżynieryjnych: mechanice, lotnictwie, inżynierii lądowej i innych. Maja one 1,5 - 3 razy większą wytrzymałość niż wytrzymałość połączeń wyłącznie klejowych oraz charakteryzują się większą niezawodnością w długotrwałej eksploatacji. W niniejszym artykule przedstawiono wpływ geometrii rozmieszczenia nitów na wytrzymałość połączeń hybrydowych klejowo-nitowych poddanych jednoosiowemu rozciąganiu. Badania eksperymentalne zostały przeprowadzone z zastosowaniem systemu monitoringu procesu deformacji ARAMIS, który pozwala na śledzenie tego procesu aż do momentu zniszczenia próbki. Wyznaczono stany deformacji w połączeniach klejowych dwunakładowych wzmocnionych różną ilością nitów poddanych jednoosiowemu rozciąganiu. Ponadto badano wpływ geometrii rozmieszczenia poszczególnej liczby nitów (szwy jedno- i wielorzędowe) na wytrzymałość połączenia hybrydowego. Badania eksperymentalne zostały uzupełnione i potwierdzone symulacja komputerowa zachodzących procesów zniszczenia w warstwach blach, kleju oraz nitach. Symulacje komputerowe przeprowadzono w programie ABAQUS. Analiza i porównanie otrzymanych wyników potwierdzają wpływ geometrii rozmieszczenia nitów na wytrzymałość nie tylko połączeń nitowych, ale również połączeń typu hybrydowego.

11

Trwałość zmęczeniowa połączeń nitowych

Rośkowicz M.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2009

|

nr 3

37-40

EN

The strength and fatigue life of riveted, hybrid (riveted-adhesive) and riveted joints reinforced composite patch were investigated. Fatigue life riveted joints reinforced composite's patch, where using different epoxy materials - Epidian 53/Z1 and Epidian 57/Z1 was estimated. The results of experimental investigation of failure riveted joints and repair riveted joints were compared. The best results were received for joints in which were used lower elastic modulus adhesive (to forming composite patch). In the experimental investigation was obtained fatigue life of repair joints equal non-failure joints. A proposal in the work method of repairing the damaged riveted joints seems to be effective and it can be the alternative for repairs consisting in using metallic patch.