Vyšetřování rozložení napětí ve zkoseném zakončení sendviče

Stress Distribution Investigation at the Tapered Sandwich Endings

journal article - other

en

One of the typical sandwich ending is tapered transition to a solid laminate, which causes significant stress distribution changes. The reviewed articles show that tapered area causes increase in the shear stress in the core, increase of the axial forces in the facesheets and local bending at the fork point, points of the tapering angle change, and at ply drop positions. Most of the studies gave attention to the endings without reinforcing. During Erasmus+ internship at KTH 2D model of the tapered ending with reinforcing plies, various geometry and resin filler in the core tip was investigated to see the influence on the stress distribution. It was found that tension load case is not as critical as bending load case. Increasing of the solid laminate thickness, adding plies and inserting a short resin or adhesive filler into the core tip area lead to significant stress reduction, whereas in the transition point, from tapering to constant thickness sandwich, increasing radius is more efficient than reinforcing plies in regard to reduce stress concentration.

Jedním z typického zakončení sendviče je zkosený přechod do samotného laminátu, který způsobuje významné změny v rozložení napětí. Dostupné články ukazují, že oblast zkosení způsobuje nárůst smykového napětí v jádře, zvýšení axiální síly v potazích a lokální ohyb v bodě rozvětvení, v bodech změny sklonu a v místech vypuštění vrstev. Většina studií věnovala pozornost zakončení bez výztuh. Během Erasmus+ stáže na KTH byl vyšetřován 2D model zkoseného zakončení s vyztužujícími vrstvami, proměnnou geometrií a pryskyřicovou výplní ve špičce jádra za účelem zjištění vlivu na rozložení napětí. Bylo zjištěno, že tahový případ zatížení není tak kriticky oproti ohybovému. Zvýšení tloušťky samotného laminátu, přidání vrstev a vložení krátké výplně z pryskyřice nebo lepidla do oblasti špičky jádra vedlo k výrazné redukci napětí. Naproti tomu v bodě přechodu ze zkosené části do sendviče konstantní tloušťky byl pro snížení koncentrace napětí efektivnější zvětšit raději rádius než přidávat vyztužující vrstvy.

One of the typical sandwich ending is tapered transition to a solid laminate, which causes significant stress distribution changes. The reviewed articles show that tapered area causes increase in the shear stress in the core, increase of the axial forces in the facesheets and local bending at the fork point, points of the tapering angle change, and at ply drop positions. Most of the studies gave attention to the endings without reinforcing. During Erasmus+ internship at KTH 2D model of the tapered ending with reinforcing plies, various geometry and resin filler in the core tip was investigated to see the influence on the stress distribution. It was found that tension load case is not as critical as bending load case. Increasing of the solid laminate thickness, adding plies and inserting a short resin or adhesive filler into the core tip area lead to significant stress reduction, whereas in the transition point, from tapering to constant thickness sandwich, increasing radius is more efficient than reinforcing plies in regard to reduce stress concentration.

Zakončení sendviče, zkosení, rampa, uzavření, MKP, výplň, vypuštění vrstvy.

Sandwich endings, Tapering, Ramp, Closeout, FEM, Filler, Ply drop.

01.02.2018

Institute of Aviation, Warsaw

Varšava, Polsko

0509-6669

2017

4(249)

62–79

18