Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of residual stress fields and sheet thickness on stress distributions in riveted joint

Szymczyk E.

Journal of KONES

|

2010

|

Vol. 17, No. 1

441-448

EN

Riveting is a traditional, but still popular (particularly in aviation) method of joining metal and composite elements. The residual stress and plastic strain states occur in the joint after the riveting process. The total stress aperienced by the material at a given location within a component depends on the residual and applied stress. Residual post-riveting stress fields are widely accepted to have a significant influence on the fatigue life of aircraft structures. The single lap riveted joint consisting of two sheets and three rows of rivets are analysed. Two specimens are taken into consideration: sheet width and pitch distance are equal to 10.5 mm and rivet diameter is equal to 3.5 mm in the former case whereas 25 mm wide sheets and 5 mm rivet diameter are used in the later case. Distance between rivets (pitch length) and sheet width are equal to 3 or 5 rivet diameters. Materials used in riveted joints are subjected to plastic deformation. The rivet (PA24) and the sheet (2024T3) aluminium alloys are described using piecewise linear material models. The yield stress for the multiaxial state is calculated using the von Mises yield criterion. The paper deals with analysis of the pitch length and sheet thickness influence on stress fields. Stress concentrations around the holes in the rivet row and its distribution between rows are calculated. Models with and without residual stresses are taken into consideration. Local change of the sheet thickness causes a decrease in secondary bending of the joint. This is a result of a small increase in bending between the rivet rows and a simultaneous decrease in maximum bending stress values.

2

Analiza wtórnego zginania w mimośrodowych połączeniach nitowych

Skorupa M., Korbel A., Machniewicz T.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2009

|

Vol. 58, nr 2

137-155

PL

W artykule rozważono dwa proste modele teoretyczne zaproponowane do oceny efektu tzw. wtórnego zginania, który towarzyszy rozciąganiu złączy nitowych zawierających mimośrody. Modele te zastosowano następnie do analizy wpływu poziomu obciążenia i niektórych parametrów geometrycznych zakładkowego złącza nitowego na naprężenia spowodowane wtórnym zginaniem. Weryfikacja modeli, dokonana na podstawie dostępnych w literaturze danych eksperymentalnych i numerycznych, świadczy o ich zdolności do prawidłowej oceny nominalnych naprężeń wywołanych wtórnym zginaniem w krytycznych rzędach nitów. Przeprowadzone w artykule analizy wskazują, że trend spadku wytrzymałości zmęczeniowej złącza w zależności od jego konfiguracji, widoczny w opublikowanych wynikach badań zmęczeniowych mimośrodowych połączeń nitowych blach z lotniczego stopu aluminium, można wiązać ze wzrostem udziału wtórnego zginania. Jak jednak pokazano, amplituda nominalnego naprężenia, uwzględniającego wpływ wtórnego zginania w krytycznym rzędzie nitów, nie koreluje w sensie ilościowym obserwowanej trwałości zmęczeniowych tych połączeń.

EN

Two simple theoretical models proposed for estimating the effect of secondary bending which occurs under tensile load in riveted joints with eccentricities are discussed. Both models have been applied to quantify the influence of the load level and of some lap joint design parameters on the stresses due to secondary bending. Comparisons between the model results and the experimental and numerical data available in the literature suggest that the models are capable of correct estimates on the nominal bending stresses at fatigue critical locations in the riveted joints with eccentricities. The present analyses indicate that the reported in the literature reduction in the riveted joint fatigue strength depending on its geometrical configuration can be linked to the increase in the amount of secondary bending. However, as shown in this paper, the amplitude of the combined, i.e., accounting for secondary bending, nominal stress, does not correlate quantitatively the observed fatigue life for these joints.

3

Modelling the secondary bending in riveted joints with eccentricities

Skorupa M., Korbel A.

Archive of Mechanical Engineering

|

2008

|

Vol. LV, nr 4

369-387

EN

For riveted joints with eccentricities of the load path, bending moments referred to as secondary bending are induced under nominally tensile loading conditions. Two simple theoretical models proposed in the literature to estimate the associated bending stresses are evaluated in the paper. Both approaches have been implemented in computer programs and applied to estimate the effect of several variables on the calculated bending stresses in the lap joint. Possibilities of the experimental and numerical verification of the models are also considered. Finally, a correlation between the secondary bending computed by one of the simple models and the observed fatigue properties of riveted specimens, as reported in the literature, is investigated. It is shown that deviations of the experimental results from the theoretical expectations stem from additional to secondary bending factors, like the inhomogeneous load transmission through the joint and the residual stresses induced by riveting process. These phenomena are known to be relevant to the fatigue behaviour of riveted joints, but they are not accounted for by the simple models. A conclusion from the present study is that despite the limitations and approximations inherent in the simple models, they provide reliable estimates of nominal bending stresses at the critical rivet rows and can be utilized in currently used semi-empirical concepts for predictions on the fatigue life of riveted joints.

PL

W artykule rozważono dwa proste teoretyczne modele zaproponowane w literaturze do analizy tzw. wtórnego zginania występującego w połączeniach nitowych z mimośrodem poddanych rozciąganiu. Modele te zostały zaimplementowane w programach komputerowych i zastosowane do określenia wpływu wybranych parametrów konstrukcyjnych połączenia nitowego oraz poziomu obciążenia na naprężenia wywołane wtórnym zginaniem. Wyniki uzyskane z wykorzystaniem modeli oraz dostępne eksperymentalne i numeryczne dane literaturowe sugerują, że obie koncepcje umożliwiają poprawną ocenę nominalnych naprężeń zginających w krytycznym rzędzie nitów. Przeprowadzone analizy wykazują, że odnotowaną w literaturze redukcję wytrzymałości zmęczeniowej połączenia nitowego w zależności od jego konfiguracji geometrycznej można powiązać ze wzrostem wtórnego zginania. Pokazano, że niezadowalająca ilościowa korelacja pomiędzy wynikami przewidywanymi przy użyciu jednego z rozważanych modeli a trwałością obserwowaną w badaniach zmęczeniowych próbek nitowanych wynika z nieuwzględnienia w rozważanych koncepcjach nierównomiernego transferu obciążeń przez złącza, a także pominięcia wpływu procesu nitowania. Równocześnie stwierdzono, że omawiane tu proste modele są dogodnym narzędziem do oceny wpływu wtórnego zginania i mogą znaleźć zastosowanie we współcześnie stosowanych półempirycznych metodach przewidywania trwałości zmęczeniowej złączy nitowych.