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

Detection of the Fatigue Cracks Initiated Near the Rivet Holes by Eddy Current Inspection Techniques

Uchanin Valentin

Transactions on Aerospace Research

|

2020

|

Nr 2 (259)

47--58

EN

Eddy current (EC) method is considered as most applicable for in-service detection of fatigue subsurface cracks initiated in aircraft multilayer structures near the rivet holes. At the same time, the successful solution of this problem is obstructed by additional noise created by defect-free rivets. All EC inspection techniques for the detection of subsurface cracks around the rivets can be classified into three main groups: 1) static mode – carried out by placing the EC probe concentrically on the rivet head; 2) rotational mode – when the EC probe is rotated around the rivet axle and 2) sliding mode – performed by the movement of EC probe along the rivet line or near it. All these approaches have some advantages and limitations. In this study, known EC techniques for the detection of cracks in multilayer aircraft structures are analyzed. New advanced EC techniques for the detection of fatigue cracks in internal layers of the riveted structures based on different types (ring, sliding, and rotational) probes are presented. The static EC method with developed low-height ring-type probe creates the possibility to detect cracks in the difficult of access areas. The possibility to estimate the length of detected cracks by a ring-type probe is shown. The proposed rotational remote field EC probe can detect as small as 1.0 mm long cracks under the button-head rivet and 2 mm thick upper skin with a high signal-to-noise ratio. Therefore, in many aircraft structures, fatigue cracks will be detected before a critical threshold achieved. New EC sliding techniques based on remote field and double differential probes were proposed for the rapid detection of cracks in internal layers of riveted aircraft structures. Remote-field EC probe for reliable detection of fatigue cracks in third and fourth layers of five-layer units was proposed. Another sliding technique based on a double differential EC probe gives the possibility to detect transverse cracks in the second layer without the rivet row area access. The main advantage of developed techniques is high inspection reliability due to the possibility to discriminate the signals created by cracks and defect-free rivets. Presented inspection procedures include the selective signal analysis in the complex plane diagram. Proposed EC inspection techniques were successfully implemented into the aircraft maintenance practice.

PL

Metodę wiroprądową (EC) uważa się za najbardziej odpowiednią do wykrywania pęknięć podpowierzchniowych zmęczeniowych zapoczątkowanych w konstrukcjach wielowarstwowych w pobliżu otworów nitów stosowanych w statkach powietrznych. Jednocześnie skuteczne rozwiązanie tego problemu jest utrudnione przez dodatkowy hałas wytwarzany przez nity pozbawione wad. Wszystkie techniki inspekcji EC do wykrywania pęknięć podpowierzchniowych wokół nitów można podzielić na trzy główne grupy: 1) tryb statyczny - przeprowadzany poprzez umieszczenie sondy EC koncentrycznie na głowicy nitu; 2) tryb rotacyjny - gdy sonda EC obraca się wokół osi nitu oraz 3) tryb ślizgowy - wykonywany przez ruch sondy EC wzdłuż linii nitu lub w jej pobliżu. Wszystkie te sposoby mają pewne zalety i ograniczenia. W tym badaniu analizowane są znane techniki EC do wykrywania pęknięć w wielowarstwowych strukturach samolotów. Przedstawiono nowe zaawansowane techniki EC do wykrywania pęknięć zmęczeniowych w wewnętrznych warstwach nitowanych konstrukcji opartych na różnych typach (pierścieniowych, przesuwnych i obrotowych) sond. Statyczna metoda EC z opracowaną sondą pierścieniową daje możliwość wykrywania pęknięć w trudno dostępnych obszarach. Pokazano możliwość oszacowania długości wykrytych pęknięć za pomocą sondy typu pierścieniowego. Proponowana sonda obrotowa EC z odległym polem może wykrywać pęknięcia o długości zaledwie 1,0 mm pod nitem z grzybkiem i górną powłokę o grubości 2 mm z wysokim stosunkiem sygnału do szumu. Dlatego w wielu konstrukcjach lotniczych pęknięcia zmęczeniowe zostaną wykryte przed osiągnięciem progu krytycznego. Zaproponowano nowe techniki przesuwania EC oparte na zdalnych sondach polowych i podwójnych sondach różnicowych do szybkiego wykrywania pęknięć w wewnętrznych warstwach nitowanych konstrukcji lotniczych. Zaproponowano sondę EC z odległym polem do niezawodnego wykrywania pęknięć zmęczeniowych w trzeciej i czwartej warstwie pięciowarstwowych konstrukcji. Inna technika przesuwna oparta na podwójnej różnicowej sondzie EC daje możliwość wykrycia pęknięć poprzecznych w drugiej warstwie bez dostępu do obszaru rzędu nitów. Główną zaletą opracowanych technik jest wysoka niezawodność inspekcji dzięki możliwości rozróżnienia sygnałów wytwarzanych przez pęknięcia i nity wolne od wad. Przedstawione procedury inspekcji obejmują selektywną analizę sygnału na złożonym schemacie płaszczyzny. Proponowane techniki inspekcji EC zostały pomyślnie wdrożone w praktyce obsługi technicznej statku powietrznego.

3

Numerical analysis of residual stress distribution in riveted lap joint under tension

Wronicz W.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 4

455--462

EN

Riveted joints are a common location of fatigue cracks in aircraft metal structures. Fatigue life of such joints as well as a place of cracks nucleation is strongly influence by a stress distribution in sheets, which is a result of residual stresses (mainly after riveting) and stresses induced by external loads. Stress distribution in two-row lap joint was investigated with the use of Finite Element Method. The joint consist of two 1.5 mm sheets and two protruding rivets with diameter equal to 4 mm, made of 2024 T3 (sheets) and 2117 T4 (rivets) aluminium alloys. The simulations covered a riveting process and tensile stages. The 3D models of joint with the universal rivets and with the brazier, rivets with a compensator were prepared. Elastoplastic material properties as well as geometric nonlinearity and contact phenomena were included. The results of simulations show that the residual stress distribution after release of tensile loading varies significantly from the distribution after riveting only. This fact should therefore be taken into account in a fatigue life estimation of such joints performed based on a FE calculation. The paper presents also the influence of the analysed rivet geometry on the stress distribution at the sheets faying surfaces.

4

Quality of self-piercing riveting (SPR) joints from cross-sectional perspective: A review

Haque R.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 1

83--93

EN

Self-piercing riveting (SPR) is a method used for joining sheet materials by creating a mechanical interlock between the sheets. SPR is of increasing interest in automobile industries due to its suitability for joining lightweight, high strength and dissimilar materials. The quality of an SPR joint from cross-sectional perspective is primarily characterized by the amount of mechanical interlock known as rivet flaring. Other parameters, such as rivet head height, bottom thickness and effective length of the rivet in the bottom sheet are also considered as quality parameters. However, the many factors that determine the quality of an SPR joint are poorly described in the literature and, as a consequence, the opportunities to develop new product and optimize the process are limited. In this paper, several of the key parameters that affect the quality of an SPR joint are described and some assistive technologies that have the potential of improving the quality of a joint are discussed. This is a zone in the field of SPR joining which has plenty of research opportunities. Innovative progress will be achieved by a combination of techniques, together with industrial trials and laboratory simulations.

5

Experimental and Numerical Study of NACA and Conventional Riveting Procedure

Wronicz W., Kaniowski J., Malicki M., Kucio P., Klewicki R.

Fatigue of Aircraft Structures

|

2017

|

Iss. 9

157--170

EN

Fatigue behaviour is one of the most important properties of modern airplanes and rivets influence it strongly. According to the literature, the NACA riveting offers a multiple increase in the fatigue life of joints. The aim of this paper is to investigate the benefits offered by the NACA riveting procedure with respect to the residual stress and strain distribution after riveting as well as rivet hole expansion. Experimental and numerical approaches were adopted. The conventional riveting with both the universal and countersunk rivets was compared with the NACA riveting. The countersunk angle and depth in the case of the NACA riveting was modified somewhat relative to the values met in the literature. For these three cases, strain gauge measurements during riveting, hole expansion measurements and FE calculations were performed. The hole expansion measurement with the use of Computer Tomography(CT) was proposed. Only the FE calculations unambiguously indicate better fatigue properties of the NACA riveting. The proposed method of hole expansion measurement requires further research to increase its accuracy.

6

Zjawiska lokalne w procesie nitowania a trwałość zmęczeniowa połączeń

Kaniowski J., Wronicz W., Pietrzak K.

Przegląd Mechaniczny

|

2015

|

nr 9

23--28

PL

W artykule zaprezentowano wybrane badania zjawisk lokalnych występujących w procesie nitowania. Na początku przedstawiono wybrane wyniki badań dostępne w literaturze, dotyczące wpływu parametrów nitowania na trwałość zmęczeniową trzyrzędowych zakładkowych połączeń nitowych. Analiza przytoczonych badań prowadzi do wniosku, że zmiana trwałości połączeń nitowych związana ze zmianą siły nitowania jest tak duża, że prawdopodobnie nie jest tylko wynikiem korzystnych naprężeń własnych (zmiana ilościowa), ale powodem jest nowe zjawisko występujące w złączu nitowym (zmiana jakościowa). Sformułowano hipotezę, że podczas procesu nitowania powstają połączenia adhezyjne zwane zgrzaniem (spojeniem) na zimno na powierzchni styku nitu i blach. W celu weryfikacji tej hipotezy wykonano kilka serii badań strukturalnych. Badania te obejmowały nitowanie próbek dla różnych warunków. Wycięte fragmenty połączeń zostały zainkludowane w żywicy Następnie wykonano zgłady i badano je z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej i skaningowej. Dla kilku próbek stwierdzono występowanie połączeń punktowych i liniowych pomiędzy trzonem nitu i blachami.

EN

The paper presents the selected investigations of local phenomena during the riveting process. At the beginning some results from the literature, concerning the riveting process influence on fatigue of the three-row lap joint were shown. The analysis of these results leads to the conclusion that the increase in fatigue life caused by a higher riveting force is so high that the more beneficial residual stress cannot be the only explanation, but the new phenomena in riveting process occurs and it is a reason of huge increase in the fatigue life. The working hypothesis has been assumed that during the riveting process adhesive joint (called cold welding) was formed between the rivet shank and the sheets. Several structural tests were conducted in order to verify this hypothesis. The tests include riveting the specimens for various configurations and analyses of the microsection of selected specimens with the use of optical and scanning electron microscope. In the case of several specimens the punctual and linear welding between the rivet shank and sheets were observed.

7

Pomiary podatności nitów oraz transferu obciążenia w połączeniach zakładkowych

Skorupa M., Machniewicz T., Skorupa A., Korbel A.

Przegląd Mechaniczny

|

2011

|

nr 3

36-41

PL

W artykule porównano podatności nitów w połączeniu zakładkowym z wykorzystaniem kilku metod, stosując je do realistycznej konfiguracji z trzema rzędami nitów. Zaproponowano dwie nowe techniki optyczne pozwalające na uniknięcie zafałszowania wyniku wpływem wtórnego zginania, trudnym do eliminacji w przypadku innych sposobów pomiaru. Jedna z zaproponowanych technik umożliwia ponadto określenie podatności dowolnie wybranego nitu w połączeniu, w odróżnieniu od metod dotąd stosowanych, które pozwalały jedynie na pomiar średniej podatności wszystkich nitów tworzących połączenie lub tylko nitów w skrajnym rzędzie złącza.

EN

Rivet flexibility in a riveted lap joint were compared using several methods for realistic configuration with three rows of rivets. There were proposed two novel optical techniques allowed avoiding erroneous results obtaining caused by secondary bending, difficult to eliminate using another measurements methods. One of proposed method additionally enables determination of rivet flexibility in joint, as distinct from methods applying up to now, which allowed only on measurement of average rivet flexibility in a joint or rivet flexibility in terminal raw of rivets.

8

Koncepcja nowego nitu proponowanego do zastosowań w konstrukcjach lotniczych

Balawender T., Śliwa R. E.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 11

763-768

PL

W artykule przedstawiono nową konstrukcję nitu, która może być zastosowana w konstrukcjach lotniczych. Nit składa się z dwóch części. Każda część posiada łeb i trzon, ale jeden trzon jest w postaci trzpienia, a drugi w postaci tulei. Zakuwanie nitu polega na połączeniu tych składowych części przez wprowadzenie trzonu do tulei i ich plastycznym spęczeniu. W czasie zakuwania nie dochodzi do odkształceń plastycznych łbów nitów. Podczas spęczania średnice trzonów: trzpieniowego i tulejowego powiększają się, aż do momentu całkowitego wypełnienia otworu nitowego. Ze względu na niejednorodność odkształcenia w procesie spęczania (beczkowatość), wyjściowa zewnętrzna powierzchnia trzpienia tulejowego jest w postaci walcowej tulei o wklęsłej powierzchni bocznej. W czasie nitowania, spęczane trzpienie odkształcają się najbardziej w środkowej strefie, co powoduje wyginanie tej powierzchni do kształtu prostego walca i jej dopasowanie do powierzchni otworu nitowego oraz zakrzywienie wewnętrznej powierzchni tuleja-trzpień do kształtu beczki. Zakrzywienie powierzchni styku tuleja-trzpień daje efekt zamknięcia nitu. Przeprowadzono badania wstępne nowego rodzaju nitu. Nity wykonywano z trzech różnych materiałów (czystego aluminium, miedzi i duralu). Przedstawiono wyniki uzyskanego połączenia dla różnych materiałów części składowych.

EN

This work is dealing with the new rivet construction, which can be used in aeronautical construction. The rivet is made up of two parts. Each part consists of head and shank but one shank is in a form of pin and another is in a form of sleeve. Closing up of rivet consists in joining of these two rivet parts. Joining is the consequence of plastic deformation of constituent rivet shanks. No rivet head plastic forming takes place during clenching process, so it can be accurately controlled by displacement of dies. When the rivets are compressed, the diameter of the pin shank grows and forces the deformation of the second rivet shank (sleeve) until the rivet hole is completely filled. Because the pin deformation leads to barrel-shaped resulting from non-homogeneous deformation, the initial outer shape of the sleeve is in the form of concave cylinder; inner shape of sleeve is matched to the pin cylindrical shape. At the end of compressing process this concave shape is straighten to cylindrical hole shape but because of pin barrelling the inner shape of sleeve becomes concave. This concave curvature of pin-sleeve shank surface gives the effect of the rivet shut. The results of the first step of new rivet investigations have been realised. Three different materials (aluminium, copper and aluminium alloy) were used for constituent rivets. Obtained results of good connection investigated under different conditions have been presented. Rivets were open die upset to the moment of side surface straightening. Upset rivets were cut lengthwise and section structure was observed. Longitudinal-sections of new rivet joint showed a good structural connection of component parts. This let to suppose, that presented idea of new rivet is correct and should be developed. Future investigations should include strength tests of riveted joint and further improvement of rivet geometry. Geometry of initial outer shape of sleeve shank is very important for the sake of proper closing the rivet. It should be precisely determined for different rivet shank diameter and length, and especcially, degree of shank deformation. It is difficult to determinate the application of new rivet basing on actual experience. Because during rivet closing operation, plastic deformation proceeds only in the rivet shank, it can be accurately controlled by displacement of dies and the disadvantageous phenomenon of lug and residual stresses should be diminished. So this riveting technique seems to convenient to joining composite structures.

9

Analiza wpływu technologii nitowania na stan przemieszczeń, odkształceń i naprężeń wokół nitu

Jachimowicz J., Szymczyk E., Sławiński G.

Mechanik

|

2008

|

R. 81, nr 4

332-337

PL

Przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych, które pokazują wpływ czynników technologicznych na proces nitowania.

EN

Presented are the results of numeric calculations to demonstrate the effect of the process features on riveting operation.

10

Plastic design of axially-symmetrical tension members by means of slip-line technique.

Zowczak Włodzimierz

Archive of Mechanical Engineering

|

1998

|

vol. XLV, nr 4

275-292

EN

Statically admissible stress fields for plastic design of heads of axially-symmetrical tension members (such a bolts or rivets) are presented. Various cases of incination of the bearing surfaces are considered. The theoretical solution are compared with experimantal results for specimens with cylindrical and conical heads. The results may be also useful in the analysis of wire drawing operations in metal working plasticity.

PL

Przedstawiono statycznie dopuszczalne pola naprężeń dla projektowania łbów osiowosymetrycznych elementów kotwiących takich jak śruby i nity. Rozważono różne przypadki nachylenia powierzchni oporowych. Rozwiązania teoretyczne porównano z wynikami eksperymentów dla próbek o łbach walcowych i stożkowych. Otrzymane wyniki mogą być też przydatne przy analizie operacji przeciągania drutu.