Issues related to Determining Effective ultimate strength, Making Provision for Undetectable Damage

Piotr Czarnocki , Przemysław Dobrzański

Abstract

A simplified procedure for determining effective ultimate stress that could account for the adverse effects of undetected damage done to laminates was described. The procedure was based on the assumptions that an equivalent open hole (EOH) existed that could appropriately represent the extent of damage for the purpose of calculating strength and that the laminate under consideration was notch sensitive. Particular emphasis was placed on the assessment of BVID extent, which was crucial to define the EOH dimensions. The results of different inspection methods concerning the damage extent were presented and compared with each other. Moreover, it was experimentally shown that for a typical inspection condition the detectability threshold of BVID expressed in terms of indentation depth, δ, and was 262 µm. It was found that the extent of damage defined based on visual inspection was significantly different from that defined based on C-scans and fractographic inspections. It was concluded that to determine the EOH dimensions, the damage measurements were not sufficient while definition of the EOH dimensions could be based on the equal values of the stress concentration factor caused by the damage of a given extent and EOH.
Author Piotr Czarnocki ITLMS
Piotr Czarnocki,,
- The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics
, Przemysław Dobrzański
Przemysław Dobrzański,,
-
Journal seriesComposites, Theory and Practice, ISSN 2084-6096, e-ISSN 2299-128X
Issue year2016
Vol16
No4
Pages238-243
Publication size in sheets0.5
Keywords in PolishBVID, ekwiwalentny otwór, wykrywalność
Keywords in EnglishBVID, equivalent hole, detectability
Abstract in PolishJedną z istotnych danych materiałowych koniecznych do przeprowadzenia obliczeń wytrzymałościowych jest wytrzyma- łość doraźna. W praktyce badany materiał zawsze zawiera wady lub uszkodzenia i tylko sprawą doskonałości metod inspekcji jest to, czy zostaną wykryte czy nie. Zagadnienie to jest istotne w odniesieniu do kompozytowych struktur lotniczych podlegających, między innymi, uderzeniom niskoenergetycznym. W ich wyniku pojawiają się prawie niedostrzegalne uszkodzenia, trudno wykrywalne na drodze inspekcji wizualnej stanowiącej typową metodę postępowania w trakcie przeglądów bieżących. Jak wykazały laboratoryjne metody inspekcji, uszkodzenia takie mimo niewykrywalności metodami wizualnymi powodują znaczące uszkodzenia wewnętrzne struktury. W artykule zaproponowano wprowadzenie pojęcia efektywnej wytrzymałości doraźnej oraz procedurę jej wyznaczania. Wartość efektywnej wytrzymałości doraźnej uwzględniałaby deprecjonujące oddziaływanie takich, wykrywalnych z małą dozą prawdopodobieństwa uszkodzeń. Istotnym elementem zaproponowanej procedury jest wyznaczenie granicy wykrywalności uszkodzenia oraz sposobu ustalenia rozmiarów otworu ekwiwalentnego, ko- łowego lub eliptycznego, co ułatwiałoby analizy wytrzymałościowe. W artykule przedstawiono sposób określania rozmiarów uszkodzenia o granicznej wykrywalności, tj. wykrywalnych nie mniej niż w 90% przypadków. Stwierdzono, iż w wyniku rutynowej inspekcji okresowej płatowca, dokonywanej w typowych warunkach, jedynie przy pomocy nieuzbrojonego oka, rozmiarem granicznym trudno dostrzegalnych uszkodzeń udarowych jest wgniecenie o głębokości nie mniejszej niż 262 µm. Przyjęto, iż otwór ekwiwalentny będzie otworem, którego obrys zewnętrzny należy opisać na odnośnym uszkodzeniu, jednak- że jak wykazały dokładniejsze metody inspekcji, rozmiar uszkodzenia może być różnie definiowany, zależnie od czułości metody inspekcji. Porównanie rozmiarów konturu wgniecenia widocznego na powierzchni z rozmiarami wewnętrznego uszkodzenia zdefiniowanego na podstawie C-skanów lub zgładów wykazało, iż rozmiary odcisków są, w przybliżeniu, o rząd mniejsze od rozmiarów uszkodzeń wewnętrznych. Jednakże, uszkodzenia wewnętrzne w przeważającej mierze to delaminacje i pęknięcia wewnątrzwarstwowe spoiwa i nie skutkują całkowitą redukcją sztywności materiału. Stąd można wnioskować, iż zdefiniowanie rozmiarów otworu ekwiwalentnego wymaga bardziej precyzyjnego kryterium, np. kryterium jednakowego współczynnika koncentracji naprężeń. Zaproponowano, iż otworem ekwiwalentnym może być np. otwór o rozmiarze r, który powoduje spadek nośności elementu próbnego o zadanym stosunku r/w taki, jaki spowoduje rozpatrywane uszkodzenie o rozmiarze a, zaistniałe w elemencie próbnym o takiej samej szerokości (przy czym uprzednio należy uściślić definicje rozmiaru a uszkodzenia). Testy powinny obejmować elementy próbne o różnej wartości r/w i a/w, by sprawdzić, czy oczekiwana zależność obowiązuje w wymaganym zakresie ich wartości.
URL www.kompozyty.ptmk.net/archiwum.html
Languageen angielski
Score (nominal)11
ScoreMinisterial score = 11.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 11.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back