Adam Korbel - Praca Doktorska

Spis treści
SPIS TREŚCI
STRESZCZENIE ..................................................................................................................... 6
ABSTRACT .............................................................................................................................. 7
WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ ........................................................................... 8
1. WSTĘP ................................................................................................................................ 10
1.1. Zmęczenie zakładkowych połączeń nitowych kadłuba samolotu ................................. 10
1.2. Cel rozprawy ................................................................................................................. 14
2. ANALIZA LITERATURY: CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA TRWAŁOŚĆ
ZMĘCZENIOWĄ ZŁĄCZY ZAKŁADKOWYCH....................................................... 15
2.1. Czynniki konstrukcyjne................................................................................................. 15
2.1.1. Typ złącza nitowego............................................................................................ 15
2.1.2. Grubość blach...................................................................................................... 16
2.1.3. Odległość między rzędami nitów........................................................................ 17
2.1.4. Odległość między kolumnami nitów................................................................... 18
2.1.5. Liczba rzędów nitów ........................................................................................... 19
2.1.6. Odległość nitów od krawędzi blach .................................................................... 21
2.1.7. Efekt skali............................................................................................................ 21
2.1.8. Geometria nitów.................................................................................................. 22
2.2. Czynniki technologiczne ............................................................................................... 24
2.2.1. Siła zakuwania nitu ............................................................................................. 24
2.2.2. Rodzaj warstwy wierzchniej blach...................................................................... 30
2.3. Materiał blach i nitów.................................................................................................... 32
2.3.1. Materiał blach...................................................................................................... 32
2.3.2. Materiał nitów ..................................................................................................... 33
2.4. Wtórne zginanie............................................................................................................. 35
2.4.1. Charakterystyka zjawiska wtórnego zginania ..................................................... 35
2.4.2. Ocena ilościowa wtórnego zginania.................................................................... 37
2.5. Modyfikacja geometrii złącza w celu podwyższenia trwałości zmęczeniowej............. 42
2.6. Wytyczne do badań własnych na podstawie przeglądu literatury................................. 44
3. BLACHY I NITY UŻYTE DO WYKONANIA ZŁĄCZY ZAKŁADKOWYCH........ 47
3.1. Materiały blach .............................................................................................................. 47
3.2. Geometria i materiał nitów ............................................................................................ 48
3.3. Badania statyczne materiałów blach i nitów ................................................................. 50
3.3.1. Stanowisko badawcze ......................................................................................... 50
3
Spis treści
3.3.2. Geometria próbek................................................................................................ 52
3.3.3. Wyniki badań ...................................................................................................... 54
3.4. Wnioski.......................................................................................................................... 61
4. INSTALACJA NITÓW I POMIARY EKSPANSJI OTWORÓW NITOWYCH ....... 62
4.1. Proces nitowania............................................................................................................ 62
4.2. Dobór siły zakuwania nitu............................................................................................. 63
4.3. Pomiary ekspansji.......................................................................................................... 70
4.3.1. Metodyka pomiaru ekspansji otworów nitowych ............................................... 70
4.3.2. Wyniki pomiarów ekspansji................................................................................ 74
4.4. Wnioski.......................................................................................................................... 79
5. BADANIA ZMĘCZENIOWE POŁĄCZEŃ NITOWYCH............................................ 80
5.1. Próbki połączeń nitowych ............................................................................................. 80
5.2. Ocena jakości próbek połączeń nitowych ..................................................................... 82
5.3. Program badań............................................................................................................... 88
5.4. Wyniki badań zmęczeniowych...................................................................................... 90
5.4.1. Obserwacje dotyczące zmęczeniowego zniszczenia zakładkowych
połączeń nitowych ............................................................................................... 90
5.4.2. Wpływ siły zakuwania nitu na trwałość zmęczeniową zakładkowych
połączeń nitowych ............................................................................................... 93
5.4.3. Wpływ geometrii nitu na trwałość zmęczeniową zakładkowych połączeń
nitowych .............................................................................................................. 95
5.4.4. Wpływ materiału nitu i blach na trwałość zmęczeniową zakładkowych
połączeń nitowych ............................................................................................... 97
5.4.5. Wpływ rozstawu rzędów nitów na trwałość zmęczeniową zakładkowych
połączeń nitowych ............................................................................................. 100
5.4.6. Wpływ grubości blach na trwałość zmęczeniową zakładkowych
połączeń nitowych ............................................................................................. 103
5.4.7. Wpływ liczby rzędów nitów na trwałość zmęczeniową zakładkowych
połączeń nitowych ............................................................................................. 108
5.4.8. Wpływ stanu powierzchni na trwałość zmęczeniową zakładkowych
połączeń nitowych ............................................................................................. 110
5.5. Wnioski........................................................................................................................ 111
6. TEORETYCZNE I EKSPERYMENTALNE BADANIA ZJAWISKA
WTÓRNEGO ZGINANIA.............................................................................................. 114
6.1. Modele „belkowe” do oceny zjawiska wtórnego zginania w złączach
z mimośrodem ............................................................................................................ 114
6.2. Uwzględnienie wpływu transferu obciążenia w modelach „belkowych” ................... 118
4
Spis treści
6.3. Przykłady zastosowania modeli typu „belkowego” do analizy wtórnego
zginania w złączu nitowym ........................................................................................ 123
6.4. Eksperymentalna weryfikacja modelu Schijvego........................................................ 132
6.4.1. Wstęp................................................................................................................. 132
6.4.2. Próbki do pomiaru zginania .............................................................................. 132
6.4.3. Rozmieszczenie tensometrów oraz sposób pomiaru......................................... 134
6.4.4. Wyniki pomiarów tensometrycznych................................................................ 136
6.5. Wnioski........................................................................................................................ 150
7. POPRAWA TRWAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ ZŁĄCZA NITOWEGO
POPRZEZ ZMIANĘ JEGO GEOMETRII .................................................................. 152
7.1. Teoretyczna ocena wtórnego zginania w zmodyfikowanych konfiguracjach
złączy nitowych .......................................................................................................... 152
7.2. Badania eksperymentalne złączy zmodyfikowanych .................................................. 157
7.2.1. Geometria oraz materiał próbek i nitów............................................................ 157
7.2.2. Wyniki badań zmęczeniowych próbek stopniowanych .................................... 159
7.3. Wnioski........................................................................................................................ 161
8. ZASTOSOWANIE MODELU SCHIJVEGO DO OPISU WYNIKÓW BADAŃ
ZMĘCZENIOWYCH POŁĄCZEŃ O RÓŻNYCH PARAMETRACH
GEOMETRYCZNYCH .................................................................................................. 163
8.1. Połączenia o geometrii standardowej .......................................................................... 163
8.2. Połączenia o stopniowanej grubości blach .................................................................. 170
8.3. Wnioski........................................................................................................................ 173
9. PODSUMOWANIE I WYKORZYSTANIE WYNIKÓW ........................................... 174
LITERATURA ..................................................................................................................... 177
ZAŁĄCZNIK ........................................................................................................................ 185
5