Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Problematic aspects of numerical computation of the hybrid joints

100%

Rośkowicz M. , Gąsior J.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2020

|

tom nr 3

5--14

EN

This paper presents the results of numerical calculations to compare the stress fields of hybrid (mechanicaladhesive) joints. ANSYS ver.19 was used as a computing tool with its solver based on finite element method (FEA - Finite Element Analysis). Based on the results obtained, a comparative analysis of the stresses in the adhesive joints for adhesives with different Young's modulus including different mounting schemes of mechanical fasteners and pressures caused by the assembly of the mechanical fasteners was performed. For modelling purposes of hybrid joints it is assumed that calculations will be made for single-lap joints where specimens with AW 2024T3 material parameters were joined. The adhesive layer was modelled by two layers of elements, adding i.a. pressure to the adherend caused by a preliminary tension of mechanical fasteners. In order to reduce the negative peeling effect at the ends of the adhesive layer, the case of mounting mechanical fasteners closer to the joint edge was also considered - at a distance of one diameter of the fitting instead of two. It has been found that using adhesive with lower value of Young's modulus can increase the load capacity of the joints due to possibility of absorbing higher loading by the mechanical fasteners. Moving the mechanical fasteners closer to the lap edge will result in a positive reduction of stress responsible for peeling of adhesive layer, as well as the pressure caused by the assembly of the bolts.

PL

W pracy zaprezentowano rezultaty obliczeń numerycznych, których celem było porównanie pól naprężeń występujących w połączeniach hybrydowych (mechaniczno-klejowych). Jako narzędzie obliczeniowe wykorzystano aplikację Ansys v.19 opartą na metodzie elementów skończonych - MES (ang. FEA - Finite Element Analysis). Na podstawie otrzymanych wyników wykonano analizę porównawczą naprężeń występujących w spoinach połączeń adhezyjnych dla klejów o różnym module Younga, dla różnej geometrii montażu łączników oraz dla przypadku z uwzględnieniem nacisków wywołanych montażem łączników mechanicznych. W modelowaniu połączeń hybrydowych przyjęto, że obliczenia zostaną wykonane dla połączeń jednozakładkowych, w których łączone były elementy o parametrach materiału AW 2024T3. Spoinę połączenia klejowego modelowano jedną warstwą elementów, obciążając ją dodatkowo m.in. naciskami wywołanymi napięciem wstępnym łączników mechanicznych. W celu zmniejszenia negatywnego zjawiska oddzierania występującego na końcach zakładki połączenia adhezyjnego przeanalizowano również przypadek montażu łączników mechanicznych bliżej krawędzi połączenia - w odległości równej jednej średnicy łącznika zamiast dwóch. Stwierdzono, że zastosowanie kleju o mniejszym module może zwiększyć nośność połączeń ze względu na większe wytężenie łączników mechanicznych. Przesunięcie łączników mechanicznych bliżej krawędzi zakładki wpływa pozytywnie na obniżenie naprężeń wywołujących zjawisko oddzierania spoiny klejowej, podobnie jak naciski wywołane montażem śrub.

2

Wpływ łączników mechanicznych na nośność połączeń hybrydowych

100%

Rośkowicz M. , Chudowolska J.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2018

|

tom nr 1

52--54

PL

W pracy zaprezentowano rezultaty własnych badań, których celem było porównanie nośności połączeń dwuzakładowych, w których łączono element wykonany z polimerowych materiałów kompozytowych z dwoma elementami stalowymi. Elementy były łączone metodą klejenia (połączenia adhezyjne), metodą mechaniczną i hybrydową (adhezyjno – mechaniczną). W badaniach wykorzystano klej Epidian 57/Z1 oraz elementy przygotowane na bazie prepregów węglowych techniką autoklawową. Stwierdzono, że nośność połączeń hybrydowych w istotny sposób zależy od materiału, z którego wykonane są łączniki mechaniczne oraz od parametrów geometrycznych samych łączników. Stwierdzono również, że zastosowanie łączników mechanicznych w połączeniu hybrydowym zabezpiecza węzeł przed gwałtownym zniszczeniem w przypadku dekohezji połączenia adhezyjnego.

EN

The paper presents the results of own research, the aim of which was to compare the load capacity of two-lap joints, in which the element made of polymer composite materials was connected with two steel elements. The elements were joined by adhesive bonding (adhesive joints), mechanical and hybrid (adhesive – mechanical). In the research involved using elements based on CFRP prepreg using the autoclave technique and Epidian 57/Z1 adhesive. It was found that the load capacity of hybrid joints depends significantly on the material from which the mechanical fasteners are made and on the geometrical parameters of festeners. It has also been found that the use of mechanical fasteners in a hybrid connection protects the construction node against rapid destruction in the case of adhesive joint decohesion.

3

Analiza nośności połączeń hybrydowych, stosowanych w budowie statków powietrznych

100%

Rośkowicz M. , Leszczyński P. , Chudowolska J.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2016

|

tom nr 3

25--28

PL

W pracy zaprezentowano rezultaty badań własnych, których celem było porównanie nośności połączeń nakładkowych, stosowanych w budowie płatowców statków powietrznych, wykonywanych z polimerowych materiałów kompozytowych. Elementy były łączone metodą klejenia (połączenia adhezyjne), metodą mechaniczną i hybrydową (adhezyjnomechaniczną). W badaniach wykorzystano elementy przygotowane na bazie prepregów węglowych techniką autoklawową oraz elementy przygotowane z tkanin węglowych i syciwa MGS L285. Stwierdzono, że nośność połączeń hybrydowych w sposób istotny zależy od geometrii montażu elementów mechanicznych w połączeniu nakładkowym oraz że zastosowanie połączeń mechanicznych z jeden strony obniża nośność połączenia, ale z drugiej strony zabezpiecza konstrukcję przed jej gwałtownym zniszczeniem w przypadku dekohezji połączenia adhezyjnego.

EN

The paper presents the results of its own studies, which aim was to compare the load capacity of the overlay joints used in the construction of aircraft airframe made of polymer composite materials. The elements were connected by adhesive joints and mechanical and hybrid (adhesive – mechanical) joints. The study used items prepared on the basis of prepreg carbon technology autoclaves and elements prepared from carbon fabric and saturant MGS L285. It has been found that the load capacity of the hybrid connection greatly depends on the mounting geometry of the mechanical elements in cover joint, and that the use of mechanical fasteners with one hand reduces the load capacity of the joints, but on the other hand protects the structure against rapid destruction in the case of the decohesion of the adhesive joints.

4

Load capacity and fatigue life of hybrid joints

100%

Rośkowicz M. , Gąsior J.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2019

|

tom nr 2

30--33

EN

The paper presents the results of experimental research the aim of which was to compare the load capacity and fatigue life of single-lap joints of 2024-T3 aluminium alloy elements. The test specimens have been connected with adhesive bonding, mechanical fastening as well as by means of hybrid joints (adhesive and screw joints). Specimens with 25 and 50 mm overlaps have been used in the tests and geometry of joints has been modified by changing the mechanical fasteners location; mounted at 2 and 1 fastener hole diameter distance from overlap edge. It has been found that the use of mechanical fasteners in hybrid joints is effective only if appropriate overlap length is used. What is more, it has been empirically proven that the installation of mechanical fasteners in hybrid joints that are closer to the end of the overlap edge (less than the minimum recommended distance for mechanical joints) is justified taking into account the load capacity and fatigue life.

PL

W pracy zaprezentowano rezultaty badań własnych, których celem było porównanie nośności i trwałości zmęczeniowej połączeń jednozakładowych, w których łączono elementy wykonane ze stopu aluminium 2024-T3. Próbki do badań łączono klejem, śrubami oraz w sposób hybrydowy (klejowo-śrubowy). W badaniach zastosowano próbki z zakładkami o długości 25 i 50 mm oraz z łącznikami mechanicznymi montowanymi w odległości równej dwóm i jednej średnicy śruby. Stwierdzono, że zastosowanie łączników mechanicznych w połączeniach hybrydowych jest efektywne pod warunkiem zastosowania odpowiedniej długości zakładki. Udowodniono eksperymentalnie, że w połączeniach hybrydowych montaż łączników bliżej końca krawędzi zakładki (poniżej min. odległości zalecanej dla połączeń mechanicznych) jest uzasadniony biorąc pod uwagę kryterium nośności połączeń i ich trwałości zmęczeniowej.

5

Analiza warunków grawitacyjnego wypełniania szczelin w połączeniach klejowo-nitowych

84%

Krawczuk A. , Kuczmaszewski J.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2015

|

tom 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

Analiza trwałości zmęczeniowej połączeń mechanicznych i klejowo-mechanicznych

84%

Rośkowicz M. , Rożek M.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2013

|

tom nr 2

16—19

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, których celem było określenie trwałości zmęczeniowej połączeń mechanicznych i klejowo-mechanicznych (hybrydowych). Do łączenia elementów wykorzystano połączenia nitowe oraz połączenia śrubowe. Stwierdzono, że trwałość zmęczeniowa połączeń jednozakładowych zależy od sił nacisku powstających w czasie montażu połączenia oraz że zastosowanie do łączenia elementów śrubowych (w tym Hi-Loków) powoduje wzrost trwałości zmęczeniowej połączeń. Potwierdzono, że zastąpienie połączeń mechanicznych połączeniami klejowo-mechanicznymi może mieć pozytywny wpływ na trwałość zmęczeniową połączeń, ale pod warunkiem ograniczenia nacisków w czasie ich montażu.

EN

This paper presents the results of experimental studies aimed at determining the fatigue life of mechanical and adhesive-mechanical (hybrid) joints. The joints were prepared with the use of rivets and screws. The results shown that the fatigue life of single lap joints depends on the pressure forces generated during the joint assembling. Furthermore, the use of screws (including Hi-Lok fasteners) for jointing elements increases the fatigue life of the joints. It confirms that the replacement of mechanical joints by adhesive-mechanical joints may have a positive impact on fatigue life of the joints, by reducing pressure forces during the joints assembling.

7

Impact of Assembly Method on the Strength of Single-Lap Joints of Aircraft Aluminum Alloy Sheets

84%

Miturska I.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

tom Vol. 14, no 2

163--170

EN

The paper presents a comparative analysis of the strength properties of single-lap assembly joints. Single-lap joints are commonly used in various structures because of their strength properties. Three types of joints, widely used in modern structures, were prepared and tested: adhesive, rivet, and hybrid adhesive-rivet joints. The experiments were carried out using aluminum alloy EN AW-2024, a structural material used in aviation. In the adhesive joints, the substrates were joined using a two-component epoxy adhesive composed of Epidian 53 epoxy resin and polymide curing agent (PAC) – Epidian 53/PAC/100:80. The rivet joints were formed using steel-aluminum blind rivets. The rivets were arranged in four different configurations. One of the very important structural factors considered when designing single-lap assembly joints is overlap length. In the present study, two overlap lengths were tested: 12 mm and 20 mm. The assembly joints were subjected to strength tests. Tensile-shear strength was determined. The results were analyzed statistically.

8

Analiza właściwości energetycznych kompozycji klejowych dedykowanych do połączeń klejowo-zgrzewanych

84%

Krawczuk A. , Domińczuk J.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2017

|

tom nr 2

61--65

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań swobodnej energii powierzchniowej kompozycji klejowych, utworzonych w celu zapewnienia właściwych warunków wypełniania szczelin w połączeniach hybrydowych, takich jak połączenie klejowo-zgrzewane. Przedstawiona w pracy analiza wartości składowych polarnej i niepolarnej dla badanych klejów posłużyła do określenia zdolności kleju do zwilżania powierzchni. Podstawą do określenia wartości składowych swobodnej energii powierzchniowej były pomiary kąta zwilżania przez wybrane substancje adhezyjne na materiale o znanym stanie energetycznym warstwy wierzchniej. W oparciu o przeprowadzoną analizę możliwe było sklasyfikowanie kompozycji wg ich właściwości energetycznych, sprzyjających procesowi zwilżania powierzchni łączonych materiałów.

EN

The paper presents the results of measurements of surface free energy for adhesive compositions created in order to provide the appropriate conditions for filling gaps in the hybrid joints, such as weld-bonded joints. Presented in the paper analysis of polar and non-polar components of surface free energy for the studied adhesives was used to determine the ability of the adhesive to wet the surface. The basis for determining the value of surface free energy were measurements of the contact angle by selected adhesive substances on the material with a specific energy state of the surface layer. Based on this analysis, it was possible to classify the composition according to the energy properties conducive to the process of wetting the surface of the joined materials.

9

The effect of the filled epoxy resin interlayers on the adhesion in polymer-metal hybrid joints

84%

Trzaska O. , Kaczmar J. W. , Wróblewski R. , Niekrasz M. , Kornacki Ł. , Casalegno V. , Periolatto M. , Bongiovanni R.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2016

|

tom T. 22, Nr 1 (169)

27--35

EN

Two epoxy resin compounds were used as the adhesion interlayers at the interface between an injected glass fibre reinforced thermoplastic polymer PA6GF30 (polyamide 6 with 30% wt. of glass fibres) and steel sheet (DC01 steel, 0.5 mm thick). Both epoxy resins, Epidian62 and Epidian57, were filled with alumina particles (grain size of 3 µm ± 1%) in a volume rate of 100:29 epoxy resin - alumina. Steel sheets with cured layer of epoxy resin compounds were placed in the injection mold, then the PA6GF30 was injected between them. Shear strength tests were basis for the evaluation of the adhesion of the manufactured polymer-metal hybrid joints. SEM and optical microscopy analysis were used to investigate the structure of joints after shear deformation. Conversion rates of epoxy compounds and heat of curing reactions were investigated by using of differential scanning calorimeter (DSC). It was found that the highest strength of these joints was achieved for epoxy compounds based on Epidian62.

10

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

84%

Sadowski T. , Kneć M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

tom 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.

11

Modern hybrid joints in arospace: modelling and testing

67%

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

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

tom 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.