Wing-to-Fuselage Attachment Fitting for Composite Airframes - Experimental and Finite Element Analysis

Jan Tomasiewicz , Piotr Czarnocki

Abstract

The design of a wing-to-fuselage attachment fitting for composite airframes is a considerable problem since it involves the application of point load to a laminate displaying a relatively low bearing strength. Nowadays the majority of composite airframes are made with the use of CF preimpregnates which make the solution to this problem even more involving. Recently, a new manufacturing technique has been developed that allows for the fabrication of a non-adhesive metal- -composite joint especially designed to be used as wing-to-fuselage attachment fittings in the case of composite airframes made with VBO prepregs. In the body of the paper, first, a concise description of the manufacturing process of such a joint was provided, next, numerical stress analysis of the joint supplemented with experimental results was given. The experimental work concerned strain distribution and damage assessment investigated with the help of DIC and CT, respectively.
Author Jan Tomasiewicz
Jan Tomasiewicz,,
-
, Piotr Czarnocki ITLMS
Piotr Czarnocki,,
- The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics
Journal seriesComposites, Theory and Practice, ISSN 2084-6096, e-ISSN 2299-128X
Issue year2016
Vol26
No2
Pages61-66
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishpołączenia metal-kompozyt, prepregi, okucia, analiza MES, BPMK
Keywords in Englishmetal-composite joints, prepregs, attachment point, finite element analysis, NAMCJ
Abstract in PolishPołączenie skrzydło-kadłub w przypadku struktur kompozytowych stanowi poważny problem konstrukcyjny. Wynika to z konieczności wprowadzenia obciążeń skupionych w struktury kompozytowe charakteryzujące się niewielką odpornością na naciski. Współczesne lotnicze konstrukcje kompozytowe często wykonywane są z preimpregnatów węglowych, co jeszcze bardziej utrudnia rozwiązanie zadania. Ostatnio została opracowana nowa metoda wytwarzania bezadhezyjnych połączeń metal-kompozyt specjalnie zaprojektowanych w odniesieniu do takich celów i laminatów wykonanych z z preimpregnatów utwardzanych poza autoklawem z wykorzystaniem jedynie worka próżniowego. W artykule przedstawiono w skrócie technikę wytwarzania takiego połączenia oraz wyniki numerycznej analizy sposobu przenoszenia obciążeń przez takie połączenia wraz z doświadczalną weryfikacją obliczeń numerycznych, dokonaną za pomocą DIC. Wyniki uzupełniono obrazami pojawiających się w strukturze kompozytowej zniszczeń, narastających wraz ze wzrostem obciążenia. Wykazano, że w przypadku takiego połączenia w przenoszeniu obciążenia z elementów metalowych na kompozyt bierze udział kompozyt znajdujący się zarówno przed, jak i za elementami metalowymi, odmiennie jak ma to miejsce w przypadku zastosowania tradycyjnego połączenia sworzniowego, dla którego obciążenie przenoszone by było jedynie przez kompozyt znajdujący się przed sworzniem. Ponadto zidentyfikowano główne postacie zniszczenia oraz ich sekwencję. Były to: zerwanie włókien wzmocnienia, pęknięcia w spoiwie i zapoczątkowane nimi delaminacje oraz ścięcie laminatu powodowane ściskaniem. Jako pierwsze wystąpiło ścięcie laminatu na skutek ściskania, a następnie delaminacje oraz zerwanie włókien.
URL http://www.kompozyty.ptmk.net/pliczki/pliki/1_2016_t2_Tomasiewicz.pdf
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