Streszczenie
Artykuł przedstawia wyniki testów laboratoryjnych trójpunktowego cyklicznego zginania aluminiowych belek skrzynkowych łączonych za pomocą warstwy adhezyjnej oraz nitów. Aluminiowe profile omega połączono z płaską aluminiową płytką za pomocą kleju z grupy Loctite, nity zrywalne o średnicy 4 mm, oraz kombinacji tych łączników. Belki o wymiarach 84 x 36 x 300 mm poddano quasi statycznemu cyklicznemu obciążeniu w dwóch położeniach: profil omega w górnej lub dolnej pozycji. W badaniach wykorzystano maszynę wytrzymałościową MTS oraz system cyfrowej korelacji obrazu. W artykule przeanalizowany został rozwój deformacji profili wraz z ich uszkodzeniem, oraz propagacja uszkodzenia warstwy adhezyjnej pomiędzy łączonymi elementami w różnych przypadkach obciążenia.
Słowa kluczowe: aluminiowe profile cienkościenne, zginanie cykliczne, połączenia klejowe i nitowe.
Abstract
The paper presents the results of laboratory tests of three-point cyclic bending of aluminum box beams connected by adhesive layer and rivets. Aluminum omega profiles were joined with a flat aluminum plate using Loctite adhesive, 4mm diameters rivets, and a combination of these connectors. Beams of dimensions 84 x 36 x 300 mm were subjected to quasi static cyclic loading in two positions: omega profile on the top or bottom position. Material Testing System (MTS) strength and Digital Image Correlation system (DIC) were used. The work has analyzed the development of deformation profiles and their damage, and the propagation of damage to the adhesive layer between the joined elements in different load cases.
Keywords: thin-walled aluminum profiles, cyclic bending, adhesive and rivet connections.
Cienkościenne profile skrzynkowe są obecnie powszechnie wykorzystywane w wielu dziedzinach techniki, takich jak lotnictwo, motoryzacja, budownictwo itd. Istotnym parametrem, którym cechują się skrzynkowe elementy cienkościenne jest dość wysoka wytrzymałość przy stosunkowo niskiej masie oraz wysoki stopień pochłaniania energii [1]. Daje im to istotną przewagę nad wieloma innymi elementami konstrukcyjnymi. Elementy cienkościenne zamknięte cechują się także dość wysokim współczynnikiem pochłaniania energii. Do wytwarzania skrzynkowych cienkościennych profili zamkniętych można używać wiele technik, takich jak wyciskanie do wykonywania profili monolitycznych, czy też technik łącznia, jak np. zgrzewanie, nitowanie, klejenie itd. W niniejszym artykule skupiono się na profilach omega łączonych za pomocą warstwy kohezyjnej [3] oraz łączników mechanicznych, tj. nitów [10], a także kombinacji tych łączników [9, 10, 13]. Zastosowanie łączników daje możliwość swobodniejszego wytwarzania i konstruowania profili o złożonych kształtach, niż miałoby to miejsce podczas wykonywania profilu monolitycznego. Literatura podaje także inne sposoby łączenia struktur cienkościennych, jak np. zgrzewanie punktowe [8] czy clinching [2], a także zgrzewanie punktowe w połączeniu z klejeniem [11], co jest wykorzystywane m.in. w lotnictwie [14]. Artykuł zawiera wyniki testów laboratoryjnych trójpunktowego cyklicznego zginania łączonych belek o przekroju omega. Aluminiowe cienkościenne belki wykonano łącząc ze sobą profil omega oraz płaską blachę, wykonanych z aluminium 7075, za pomocą warstwy adhezyjnej (Loctite 9466), łączników mechanicznych w postaci aluminiowych nitów zrywalnych o średnicy 4 mm oraz kombinacji tych łączników. Nity ułożone były w dwóch rzędach po 4 szt. (rys. 1). Tak wykonane próbki poddane zostały quasi statycznemu obciążeniu cyklicznemu na maszynie w [...]
 

Bibliografia

[1] Alghamdi A. A. A. 2001. "Collapsible impact energy absorbers: an Overview". Thin-Walled Structures 39: 189-213.
[2] Balawender Tadeusz, Tomasz Sadowski, Przemysław Golewski. 2011. “Experimental and numerical analysis of hybrid clinched - adhesive joints". Journal of Adhesion Science and Technology 25: 2391-2407.
[3] Belingardi G., A. Scattina. 2013. “Experimental investigation on the bending behavior of hybrid and steel thin walled box beams - The role of adhesive joints". International Journal of Adhesion & Adhesives 40: 31-37.
[4] Elchalakani Mohamed. 2014. “Plastic collapse analysis of CFRP strengthened and rehabilitated degraded steel welded RHS beams subjected to combined bending and bearing". Thin-Walled Structures 82: 278-295.
[5] Karta danych technicznych Hysol 9466. Luty 2006.
[6] Kotełko M., T. H. Lim, J. Rhodes. 2000. "Post-failure behavior of box section beams under pure bending (an experimental study)". Thin-Walled Structures 38: 179-194.
[7] Kotełko Maria. 2004. “Load-capacity estimation and collapse analysis of thin-walled beams and columns - recent advances". Thin-Walled Structures 42: 153-175.
[8] Rusiński Eugeniusz, Andrzej Kopczyński, Jerzy Czmochowski. 2004. "Tests of thin-walled beams joined by spot welding". Journal of Materials Processing Technology 157-158: 405-409.
[9] Sadowski Tomasz, Ewa Zarzeka-Raczkowska. 2012. “Hybrid adhesive bonded and riveted joints-influence of rivet geometrical layout on strength of joints". Archives of Metallurgy and Materials 57: 1127-1135.
[10] Sadowski Tomasz, Marcin Kneć, Przemysław Golewski. 2010. “Experimental investigations and numerical modelling of steel adhesive joints reinforced by rivets". International Journal of Adhesion & Adhesives 30: 338-346.
[11] Sadowski Tomasz, Marcin Kneć, Przemysław Golewski. 2014. “Spot welding-adhesive joints: modelling and testing". Journal of Adhesion Science and Technology 90: 346-364.
[12] Sadowski Tomasz, Marcin Kneć. 2013."Application of DIC technique for monitoring of deformation process of SPR hybrid joints". Archives of Metallurgy and Materials 58: 119-125.
[13] Sadowski Tomasz, Przemysław Golewski, Ewa Zarzeka-Raczkowska. 2011. “Damage and failure processes of hybrid joints: adhesive bonded aluminium plates reinforced by rivets". Computational Materials Science 50: 1256-1262.
[14] Sadowski Tomasz, Tadeusz Balawender, Roman Śliwa, Marcin Kneć, Przemysław Golewski, 2013. “Modern hybrid joints in aerospace: modeling and testing". Archives of Metallurgy and Materials 58: 163-169.