Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej Oddział Krakowski

Program spotkania

I. Część organizacyjna

1. Powitanie uczestników spotkania.
2. Przyjęcie nowych członków.
3. Relacja z obrad XXXVII Zjazdu Delegatów PTMTS.
4. Organizacja seminarium naukowego w NCPS SOLARIS.
5. Omówienie tematyki najbliższych seminariów naukowych.
6. Prezentacja strony internetowej oddziału. Uwagi i propozycje.
7. Uzupełnienie danych kontaktowych członków Towarzystwa. Notki biograficzne.
8. Wolne wnioski.

II. Część naukowa

1. Wykład dr. hab. inż. Tomasza Machniewicza pt. Badania i prognozowanie trwałości zmęczeniowej połączeń nitowych stosowanych w lotnictwie.
2. Dyskusja.

Streszczenie wykładu

Zgodnie z tematem wykład poświęcony był badaniu i prognozowaniu trwałości zmęczeniowej połączeń nitowych stosowanych w lotnictwie. Pomimo bowiem, że w konstrukcjach lotniczych pojawiają się coraz częściej połączenia klejone i nitowano-klejone, nitowanie pozostaje wciąż podstawowym sposobem łączenia elementów tych obiektów. Typowymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi połączeń nitowych są w tym przypadku połączenia mimośrodowe, tj. zakładkowe lub z pojedynczą nakładką, występujące najczęściej jako podłużne lub poprzeczne połączenia blach pokrycia kadłuba samolotu. Nowy rozdział w podejściu do problemu wytrzymałości zmęczeniowej połączeń tego typu otwarła katastrofa samolotu Boening 737-200 linii Aloha Airlines z 1988 roku; niespełna 25 minut po starcie, na wysokości 7 300 m, skutkiem pęknięcia połączenia blach wzdłuż rzędów nitów doszło do oderwania górnej części kadłuba na długości ok. 4 m. Przeprowadzone dochodzenie ujawniło, że nastąpiło to na skutek wieloogniskowego pękania, rozwijającego się równocześnie w obrębie wielu nitów. Dominujące naprężenia, które proces ten wywołują w elementach pokrycia samolotów związane są z ciśnieniowaniem kadłuba. Uwzględniając stosowane wymiary kadłuba, różnicę ciśnień i grubości blach naprężenia obwodowe w kadłubie na wysokości przelotowej samolotu wynoszą zwykle od 90 do 110 MPa. Oprócz jednak samych naprężeń, wytrzymałość zmęczeniowa połączeń nitowych stosowanych w lotnictwie zależy od szeregu omówionych w trakcie wykładu czynników materiałowych, konstrukcyjnych i technologicznych. By móc oszacować trwałość zmęczeniową rozważanych konstrukcji prowadzone są badania zmęczeniowe stosowanych połączeń nitowych, a następnie wyniki tych badań wykorzystywane są do opracowania odpowiedniego modelu teoretycznego. Spośród stosowanych w tym celu modeli omówione zostały: oparta na gruncie mechaniki pękania koncepcja ekwiwalentnej początkowej długości pęknięcia (ang. Equivalent Initial Flaw Size) oraz opracowane w firmach Fokker i Boeing modele odwołujące się do teorii zmęczenia materiałów. Według tych ostatnich trwałość zmęczeniowa rozważanych połączeń nitowych uzależniana jest od amplitudy lokalnego naprężenia działającego na dnie otworu nitowego. Przedstawione zostały wyniki zastosowania takiego podejścia do oceny trwałości zmęczeniowej ponad 80 połączeń nitowych poddanych badaniom eksperymentalnym, w których zmiennymi były: poziomy naprężenia, materiały blach i nitów, geometria połączeń, geometria nitów, grubości blach, średnice nitów i wartości sił z jakimi nity zostały zamknięte. Model opracowany w firmie Fokker zastosowano w jego oryginalnej formie oraz w formie zmodyfikowanej tak, by uwzględnić wpływ siły zamknięcia nitu. Pokazano, że modyfikacja ta wydatnie poprawiła adekwatność prognozowanych trwałości zmęczeniowych. Ponieważ mimo to, przedstawiona metoda oceny trwałości wciąż nie jest doskonała, jako alternatywne, najbardziej kompleksowe, lecz też niestety najdroższe podejście, wskazano badania zmęczeniowe konstrukcji lotniczych w pełnej ich skali. Dzięki odpowiedniej symulacji obciążeń eksploatacyjnych, ujawnia się w ten sposób tzw. „słabe ogniwa” czyli miejsca inicjacji pęknięć, z określonym wyprzedzeniem w stosunku do etapu eksploatacji obiektów aktualnie użytkowanych.

Miejsce spotkania: AGH, paw. B2, s.110 (sala obrad Rady Wydziału).
Termin: 15 maja 2017 (poniedziałek), godz. 17.00 .