MOST CITED
Update: 2021-07-01
Task „Implementation of procedures ensuring the originality of scientific papers published in the quarterly „Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability” financed under contract 532/P-DUN/2018 from the funds of the Minister of Science and Higher Education for science dissemination activities.
Tomasz KOPECKI
Trwałość zmęczeniowa oraz analiza stanu naprężenia cienkiej płyty ze szczeliną w warunkach cyklicznego rozciągania
Przedmiot badań stanowi cienka, prostokątna płyta ze szczeliną o grubości 0.7mm poddana cyklicznie zmiennemu obciążeniu rozciągającemu. Wskutek tego rodzaju obciążenia następuje propagacja szczeliny w czasie, aż do osiągnięcia długości krytycznej. W trakcie obciążania obserwuje się w obszarze szczeliny zjawisko lokalnej utraty stateczności, zwane marszczeniem konstrukcji (wrinkling). W wyniku, w obszarze szczeliny oprócz wywołanego rozciąganiem błonowego stanu naprężenia pojawia się stan giętny. Nie pozostaje to bez wpływu na proces propagacji szczeliny, rozkład naprężeń na jej froncie, a w konsekwencji na trwałość zmęczeniową. Celem niniejszej pracy jest jakościowa i ilościowa analiza wspomnianych powyżej zjawisk, zmierzająca do określenia krytycznej długości szczeliny, a tym samym trwałości zmęczeniowej konstrukcji. Płyta wykonana jest z poliwęglanu o znanych: charakterystyce natychmiastowej oraz właściwościach polaryzacyjno-optycznych. Równolegle z badaniami doświadczalnymi przeprowadzono obliczenia numeryczne metodą elementów skończonych mające na celu określenie rozkładu naprężeń w warunkach wyboczenia, począwszy od szczeliny o długości 30mm oraz dla dalszych zaawansowanych stanów deformacji. W celu rozwiązania geometrycznie i fizycznie nieliniowego zadania wykorzystano procedurę Riksa w programie ABAQUS. Obliczenia przeprowadzono dla trzech stanów deformacji odpowiadających długościom szczeliny: 30mm, 50mm, 70mm.
Fatigue life and stress state analysis of cracked thin-walled plate under cycles axial tension
The object of investigation constitutes rectangular, cracked thin-walled the plate subjected to axial cycles tension. As a result of such loading follows the crack propagation in time, all the way to critical length achieve. In the middle of cycles changing tension the plate sustains the local buckling wrinkling), as a result apart of membrane stress appears bending state as well. Growth of the crack length in time causes increasing of wrinkling area. It has an influence on the value of the stress, and in result on the speed of crack propagation and fatigue life. The purpose of the paper is qualitative and quantitative analysis of above described phenomene, since assumed an initial length to the critical value. The plate is made of polycarbonate, known of instantaneous characteristics and photo-elastics properties. At the same timewerede termineted, numerical calculations of critical loading and stress distribution in the buckling state, for initial crack 30mm and the next steps of deformation were det. Contemporaneous to experiments, numerical calculation were executed by FEM method. For the purposethe the geometricallynonlinear problemswas applied the Riks procedure by using ABAQUS program. Computations were carried out for three phases of deformation, at three next lengths of the crack: 30mm, 50mm, 70mm. Forms of deformation and effective stress distribution are presented.
Numeryczne odwzorowanie deformacji zakrytycznych w procesach określania rozkładów naprężeń w zamkniętych wielosegmentowych cienkościennych lotniczych strukturach nośnych
Opracowanie przedstawia wyniki badań związanych z problemem uzyskiwania wiarygodnych wyników nieliniowych analiz numerycznych, w ujęciu metody elementów skończonych, cienkościennych struktur nośnych poddawanych obciążeniom zakrytycznym. Zgodność wyników numerycznych symulacji z rzeczywistymi dystrybucjami naprężeń uzależniona jest od poprawnego numerycznego odwzorowania bifurkacji zachodzących w procesach zaawansowanych deformacji.
Numerical representation of post-critical deformations in the processes of determining stress distributions in closed multi-segment thin-walled aircraft load-bearing structures
The study presents results of a research work on the problem of obtaining reliable results of nonlinear FEM analyses of thin-walled load-bearing structures subjected to post-critical loads. Consistency of numerical simulations results and actual stress distribution states depends on the correct numerical reproduction of bifurcations that occur during advanced deformations processes.
Determination of stress distribution patterns in post-criticaldeformation states of thin-walled skins subjected to operating loads
The paper presents results of research on thin-walled structures constituting models of skin components of aircraft load-bearing structures subject to shearing. The type of load and deformation correspond to the typical state of such a structure under operating conditions. Results of experiments carried out on models and nonlinear numerical analyses based on the finite element method for a number of load-bearing structure variants. Methods suitable for verification of results of numerical calculations are proposed and an effective set of numerical procedures is selected allowing to obtain reliable results of calculations.
Określanie rozkładów naprężeń w stanach deformacji zakrytycznych elementów pokryć cienkościennych poddawanych obciążeniom eksploatacyjnym
Praca prezentuje wyniki badań ustrojów cienkościennych, stanowiących modele fragmentów pokryć lotniczych struktur nośnych, poddawanych ścinaniu. Rodzaj obciążenia oraz deformacji odpowiada typowemu stanowi struktury w warunkach eksploatacji. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i nieliniowych analiz numerycznych w ujęciu metody elementów skończonych szeregu wariantów ustrojów nośnych. Opracowano metody weryfikacji wyników obliczeń numerycznych oraz dobrano efektywny zestaw procedur numerycznych pozwalających na uzyskanie wiarygodnych wyników obliczeń.
Stany zakrytycznych deformacji półskorupowych konstrukcji walcowych z dużymi wykrojami w warunkach obciążeń eksploatacyjnych. Analiza numeryczna i badania eksperymentalne
W pracy zaprezentowano wyniki modelowych badań eksperymentalnych cienkościennych, skręcanych struktur walcowych zawierających duże wykroje. Przeanalizowano wpływ sztywności ramy wzmacniającej wykrój na postać i wielkość deformacji zakrytycznych, występujących w warunkach eksploatacji. Zaproponowano metodykę określania alternatywnych rozwiązań konstrukcyjnych szkieletu struktury, zapewniające poprawę trwałości eksploatacyjnej, w oparciu o narzędzia numeryczne.
Post-buckling deformation states of semi-monocoque cylindrical structures with large cut-outs under operating load conditions. Numerical analysis and experimental tests
The paper is a presentation of experimental model studies on thin-walled cylindrical structures containing large cut-outs subject to torsional deflection. The effect of rigidity of the frame reinforcing a cut-out on form and magnitude of post-buckling deformations occurring in operation conditions is analysed. A methodology based on numerical tools is proposed for determining alternative solutions in the design of structure skeleton leading to improvement of operation stability.
Wpływ rodzajów usztywnień pokryć cienkościennych struktur nośnych statków powietrznych na ich właściwości eksploatacyjne. Badania eksperymentalne i analiza numeryczna
Praca prezentuje wyniki badań ustrojów cienkościennych, stanowiących modele reprezentatywnych fragmentów struktur lotniczych, poddawanych zginaniu oraz skręcaniu. Rodzaj obciążenia oraz deformacji odpowiada stanowi struktury w warunkach eksploatacji. Przedmiotem rozważań były ustroje wykonane z kompozytów. Przyjęto założenie o dopuszczalności deformacji zakrytycznych dla obciążeń eksploatacyjnych. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i nieliniowych analiz numerycznych w ujęciu metody elementów skończonych szeregu wariantów ustrojów, zawierających różne rodzaje usztywnień pokryć. Dokonano porównania właściwości eksploatacyjnych badanych ustrojów, w oparciu o przyjęte kryteria.
The effect of the type of elements used to stiffen thin-walled skins of load-bearing aircraft structures on their operating properties. Experimental tests and numerical analysis
The paper presents results of a study on thin-walled structures modelling representative fragments of aircraft fuselages subjected to bending and torsion. The type of the considered load and deformation corresponds to the state of such structures under in-flight conditions. The subject of the study were structures made of composite materials. Adopted assumptions include admissibility of post-buckling deformation in the operating load regime. Results of experimental studies are presented together with nonlinear numerical analyses carried out with the use of the finite elements method applied to a number of variant structures provided with various types of skin stiffening elements. Operating properties of the examined structures have been compared on the grounds of adopted criteria.