Residual stress analysis of riveting process using finite element method
Perçinli bağlantılarda oluşan kalıntı gerilmelerin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi
- Tez No: 177477
- Danışmanlar: PROF.DR. SUAT KADIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sonlu elemanlar analizi, perçinli bağlantılar, kalıntı gerilmeler, gerilme şiddeti çarpanı, FEM, riveted joints, residual stress, hole clearance, SIF calculation
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Perçinler uçak gövdesi endüstrisinde yaygın olarak kullanılan bağlantı elemanlarıdır. Uçak ve helikopter gövdesinde farklı türde birçok perçin türü kullanılmaktadır. Perçinlerin diğer bağlantı elemanlarına göre tercih edilmesi; montajdan sonra sökülmemeleri ve ekonomik olmaları nedeniyledir. Perçinli bağlantılarda perçinleme işlemi sonucunda oluşan kalıntı gerilmeler vardır. Ayrıca uçuş esnasında uçak gövdesi tek bir döngüde yüklenmektedir ve bu döngü uçağın ömrü boyunca tekrarlanmaktadır. Bunun neticesinde gövde panelleri ve perçinler yorulma türünde yüklere maruz kalmaktadır. Perçinin bağlantıların sağlamlığı bu iki farklı yükün birleşimine dayanacak özellikte olmalıdır. Bu nedenle kalıntı gerilmeleri etkileyen perçinleme işlemi parametreleri uçak gövdesinin yorulma ömrüne etkisi yönünden çok kritik hale gelmiştir. Bu çalışmada uçak gövdesi yapımında sıklıkla kullanılan tekli bindirme bağlantısının gerçekçi bir sayısal modelinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. İki boyutlu eksenel simetrik ve üç boyutlu sayısal modeller ABAQUS/CAE programı kullanılarak elde edilmiş ve diğer parametrik çalışmalar oluşturulan bu modeller üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu iki modelden elde edilen sonçlar literatürde bulunan benzer çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Percin gövdesi ve delik yüzeyi arasındaki boşluk incelenecek öncelikli parametre olarak seçilmiştir. Delik boşluğunun kalıntı gerilmelere etkisi iki boyutlu ve üç boyutlu model üzerinde incelenmiştir. Son olarak plaka kalınlığı boyunca yer alan ve perçin çakma işleminden sonra oluşmuş bir çatlak modellenmiştir. Çatlak, yükleme yönüne dik olarak perçin deliğini çevreleyen çekme gerilme bölgesine yerleştirilmiştir. Bu tarz bir çatlak yorulma yükü etkisi altındaki perçinli bağlantıda oluşabilecek bir çatlaktır. Bu tez kapsamında bu tür bir çatlağın gerilme şiddeti çarpanı perçinleme işlemi parametrelerine göre değişimi hesaplanmıştır. Bu çalışmanın sonuçları bir çatlak ilerlemesi çalışmasında başlangıç değeri olarak veya bir kırılma analizinde aşırı yük altındaki bir çatlağın ilerlemesini incelemek amacıyla kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Rivets are widely used as a means of fastening in airframe construction industry. There are various types of riveted joints on an aircraft fuselage or on a helicopter body. Among the other types of fasteners riveted joints are preferred in such applications due to; their permanence after installation and their economical advantages. In a riveted joint, it is known that residual stresses are present as a result of the installation process. Furthermore, during the flight of an aircraft, the fuselage is loaded in one cycle and such cycles are repeated throughout the service life. As a result, the panels and the rivets are subjected to fatigue type loading. The integrity of the joint must be maintained against this combination of service loads and the residual stresses. Hence, the riveting process parameters which influence the residual stresses are utmost critical in terms of fatigue life of the hole body. In this study it is aimed to obtain an accurate numerical model of a single-lap riveted joint which is widely used in airframes. 2-D axisymmetrical and 3-D numerical models are generated using commercial finite element code ABAQUS/CAE and subsequent parametric studies are carried out on these models. The Results of both models are compared with those found in the literature. Clearance between hole and rivet shank is selected as the primary parameter to be inspected. The effects of hole clearance on the final residual stress field are examined on 2-D and 3D models. Furthermore, a through the thickness, crack on the inner panel which is initiated after installation is modeled. The crack is perpendicular to the direction of loading. It is placed to the residual tensile stress zone that surrounds the rivet hole. Hence, the effects of residual stresses are also taken into account. For a riveted joint subjected to fatigue loading, such a macroscopic crack could eventually form. In this thesis, stress intensity factors (SIF?s) for this crack are calculated for various parameters such as clearance and crack length. These can be utilized in a subsequent fatigue crack growth analysis as the initial values or they can be used in a fracture analysis, to predict unstable crack growth due to overload (i.e. crack linking).
Benzer Tezler
- Stress and fracture analysis of riveted joints
Perçinli bağlantıların gerilim ve kırılma analizi
GALİP KEÇELİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. SERKAN DAĞ
- Finite element stress analysis of riveted lap joints
Perçinli bağlantıların sonlu elemanlar metodu analizi
AHMAD FARSHAD ZAMANİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİT SÖYLEMEZ
- Takviyeli panellerde burkulma sonrası perçin mukavemetinin incelenmesi
Investigation post-buckling strength of rivets in stiffened panels
MUSTAFA İNCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KIRCA
- Vıbration induced stress and accelerated life analyses of an aerospace structure
Bir havacılık yapısında titreşim kaynaklı gerilme ve hızlandırılmış ömür analizleri
SERHAN ÖZSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MEHMET ÇELİK
DOÇ.DR. SUAT KADIOĞLU
- Zr-esaslı kütlesel metalik camın döküm sonrası kalıntı gerilme analizi ve üretim sorunları
Residual stress analysis of Zr-based metallic glass manufactured by suction casting and manufacturing problems
BURCU HASDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL