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

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%.

3

Diagnozowanie węzłów naprawczych wykonanych za pomocą materiałów kompozytowych

Kijewski P., Rośkowicz M.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2011

|

nr 2

47-50

PL

Na podstawie wykonanych badań wykazano możliwość diagnozowania stanu węzła naprawczego z wykorzystaniem czujników odkształceń. Stwierdzono także, że: - Całkowite odklejenie wkładki metalowej (wykorzystywanej jako element składowy węzła naprawczego) powoduje istotne zmiany odkształceń czujników montowanych na nakładce kompozytowej w strefie metalowej wkładki (montowanych zarówno w postaci rozety, jak pojedynczych czujników). - Odklejenia występujące na końcach nakładki kompozytowej łatwiej jest zdiagnozować, niż odklejenia występujące w jej części środkowej (występują większe różnice odkształceń pomiędzy strefą z uszkodzeniem i bez uszkodzenia). - Można zoptymalizować liczbę czujników odkształceń tak, aby diagnozować wszystkie przypadki uszkodzeń węzła naprawczego (wydaje się, że np. można zrezygnować z montażu rozety tensometrycznej na środku nakładki kompozytowej). Odklejenia występujące pod nakładką kompozytową, w jej środkowej części, mają mniejszy wpływ na rozwój odklejenia (a przez to i na trwałość całego węzła naprawczego), niż odklejenia o podobnej geometrii występujące przy krawędzi nakładki kompozytowej. - Naprawa uszkodzonej płyty za pomocą nakładki kompozytowej (w której wykorzystano tkaninę szklaną) powoduje, że charakter odkształceń płyty w strefie nakładki kompozytowej jest sprężysty, aż do momentu zniszczenia połączenia klejowego pomiędzy nakładką kompozytową i pozostałymi elementami węzła (co jest równoznaczne także z całkowitym zniszczeniem węzła). W przypadku obciążania płyty nieuszkodzonej występowała strefa trwałych odkształceń plastycznych (charakterystyczna "fala" po utracie stateczności płyty). - Istotnym ograniczeniem przedstawionej metody diagnozowania jest możliwość wykrywania uszkodzeń dopiero po obciążeniu węzła naprawczego.

EN

The results of experimental investigations in which attempts to diagnostic testing of repair point using strain gauges stick on the composite patch. In the investigations used a specimen in the form of sheets made of aluminum alloy 2024 T3, which were repaired after damage by a metal insert and composite patch. The sheets has supported articulated on four edges and has sheared uniformly load q. The patch was formed by vacuum bag technique. The experimental testing was subjected to various cases of damage: as a bond lift-off in zone at the edge of single strap or on boundary the edge of the damage and the metal insert and a complete bond lift-off of the metal insert. It was found that it is possible to diagnose the state of a repair point in some cases of damage and that the defects found in the central part of the repair point does not significant influence on the durability of the repair.