Una nova investigació experimental i numèrica sobre la resposta a la fatiga d'estructures d'avions compostes i metàl·liques
28/11/2022
Els investigadors Siddharth Pitta, Jose I. Rojas, Francesc Roure, Daniel Crespo i Magd Abdel Wahab, del Grup de Caracterització de Materials de la UPC, del Laboratori de Resistència dels Materials de la UPC, i de la Universitat de Gant, han fet nous avenços en la caracterització de la resposta a la fatiga dels pegats de reparació d'aeronaus fets d'epoxi reforçat amb fibra de carboni (CFRE) i aliatge d'alumini sobre substrats de bastidor d'avions fets també amb CFRE i aliatge d'alumini
La força estàtica i la resistència a les esquerdes per fatiga de les estructures de pell de l'aeronau depenen dels materials utilitzats, del tipus d'articulació o del mètode d'unió. La majoria dels panells de pell dels avions comercials estan fets d'aliatges d'alumini i materials compostos, principalment epoxi reforçat amb fibra de carboni (CFRE). En aquesta investigació, publicada a la revista Mater. Sci., Composites, s’investiga amb experiments i anàlisi d'elements finits (FEA) la resistència a la fatiga de quatre configuracions d'articulació que són típiques en els pegats de reparació d'avions (substrat metàl·lic-pegat metàl·lic, pegat de substrat metàl·lic-compost, pegat de substrat compost-compost i pegat compost). pegat substrat-metall), utilitzant tècniques d'unió reblades, adhesives i híbrides. Els resultats d'aquesta investigació són importants per millorar la comprensió del comportament de, per exemple, els pegats de reparació d'avions, així com per conscienciar sobre com millorar els estàndards actuals en el camp.
En particular, les proves de fatiga realitzades en aquest estudi van ser tensió-tensió a causa de la naturalesa típica de les càrregues sobre els panells de pell de les aeronaus susceptibles d'experimentar fatiga. Els resultats experimentals indiquen que la vida a fatiga de les juntes híbrides és superior a les juntes adhesives, i aquestes al seu torn tenen un rendiment significativament millor que les juntes reblonades convencionals. El rendiment superior de les juntes híbrides es deu al fet que la unió adhesiva proporciona una millor distribució de la càrrega (més suau) que els reblons sols, mentre que els reblons de l'articulació híbrida indueixen esforços residuals de compressió a la unió i, en comparació amb l'unió adhesiva sola. , els reblons de la junta híbrida garanteixen la seva capacitat de càrrega, en cas de fallada prematura de l'adhesiu. Els resultats numèrics obtinguts de FEA per a les juntes adhesives i híbrides coincideixen bé amb els resultats experimentals. A partir de la FEA, la taxa d'alliberament d'energia de tensió (SERR) per a les juntes adhesives és superior a la de les juntes híbrides, tant en el mode de creixement de fissures per fatiga I com en el mode II (mode d'obertura i mode de direcció de cisalla, respectivament). La majoria de les articulacions mostren una SERR més alta en el mode II. Això indica que les articulacions experimenten esquerdes per fatiga en la direcció de cisalla, que és la responsable de l'obertura de l'esquerda.
Referència:
Comparteix: