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1	Fatigue life enhancement of aircraft structures through bonded crack retarders (BCR) Doucet, Jeremy January 2015 (has links) The trend in aircraft design is to produce greener airplanes through lighter structures and/or structures with extended life and reduced maintenance. Bonded crack retarders (BCR) are one of the solutions towards that objective. BCR are reinforcing straps bonded to the structure in order to improve the fatigue and damage tolerance properties of the assembly. The aim of this study was to demonstrate that the BCR hybrid technology – beneficial for upper wing cover – could also be applied to lower wing covers. The project also focused on evaluating BCR most important parameters. The fatigue life improvement obtained from BCR was evaluated through a series of coupons and skin-stringer assemblies tested under constant and variable amplitude loading. While the coupon tests demonstrated a life improvement of only 17% under constant amplitude loading, the variable amplitude load tests performed on the skin-stringer assembly demonstrated increased fatigue lives with a factor of 5 and reduced crack growth rates with a factor of 5 to 6. A finite element calculation tool was developed in order to conduct a parametric analysis of BCR geometry through the evaluation of the substrate stress intensity factor in the case of fatigue loading. The main difficulty was to include the interacting mechanism of the substrate lead crack and the disbond of the adhesive layer. The novelty of the approach was to incorporate the fatigue delamination calculation in order to evaluate the fatigue disbond propagation with crack growth. This was embedded in a 3D finite element design tool ReSLIC (Reinforced Structures Life Improvement Calculation). A necessary step to the development of ReSLIC was the analysis of fatigue properties of the adhesive system in order to provide input data for fatigue delamination calculations. To that end, a series of fatigue tests were performed in pure Mode I, pure Mode II and mixed mode with ratios of 25%, 50% and 75% of mode II ... [cont.]. 629.13
2	Systematic Analysis and Comparison of Stress Minimizing Notch Shapes : Obtaining a stress concentration factor of Kt=1 without FEM-Code Ciomber, Isabelle, Jakel, Roland 08 May 2014 (has links) (PDF) Als Stand der Technik sind einfache, kreisförmige Verrundungen zur Reduktion von Kerbspannungen an Querschnittsübergängen bekannt, für die aus Tabellenwerken / Diagrammen in der Literatur die Formzahl einfach abgelesen werden kann. Die Effizienz der Spannungsreduktion solcher Lösungen ist jedoch sehr begrenzt. Ziel der Arbeit ist es daher, dem Konstrukteur bzw. Berechnungsingenieur ein Verfahren in die Hand zu geben, mit dem er für Standardquerschnittsübergänge und Standardlastfälle "Nicht-Kreiskerben" ohne teure und zeitaufwendige FEM-Analyse einfach durch Nutzung geeigneter Formzahldiagramme auslegen kann. Dabei sind sogar Formzahlen von nahezu eins möglich, d.h., in der "Kerbe" bleibt praktisch nur noch die Nennspannung übrig. Die Präsentation ist zweitgeteilt: Im ersten Teil werden die Arbeitsmethoden bzw. Softwarefunktionen und verwendeten Softwarewerkzeuge vorgestellt: Dies sind die Programme Creo Parametric als vollparametrisches CAD-Werkzeug und Creo Simulate als p-FEM-Programm der Parametric Technology Coprporation (PTC). Der zweite Teil der Präsentation beschreibt den Gültigkeitsbereich sowie die untersuchten Kerbgeometrien: Die einfache kreisförmige Verrundung als Stand der Technik, die Zwei-Radien-Kerbe, die Baud-Kurve, die Methode der Zugdreiecke nach Claus Mattheck, die elliptische Kerbe sowie die konische Rundung als generalisierte elliptische Kerbe. Es wird kurz eine Bibliothek vorgestellt, mit der solche Kerben einfach ausgelegt werden können, d.h. Ihre exakte Geometrie festgelegt sowie die zugehörige Formzahl αk bestimmt werden kann. / Circular (one-radius) fillets are known as state-of-the-art for reducing notch stresses at cross section transitions. The stress concentration factor Kt of such geometries can be read out from diagrams/tables given in the literature. However, the efficiency of stress reduction of circular notches is very limited. The goal of the work therefor is to present a method for the designer/analyst how to design non-circular notches/fillets just by using suitable Kt-diagrams without time-consuming and expensive FEM analyses. Kt-numbers of nearly one are possible, that means in the "notch" just the nominal stress appears and no stress concentration takes place. The presentation has two parts: Part one describes the working methods and software functions as well as software tools: Creo Parametric as fully-parametric CAD program and Creo Simulate as embedded p-FEM-tool from Parametric Technology Corporation (PTC) have been used. The second part describes the range of validity and the examined notch geometries: The one-radius fillet as state-of-the-art, the two-radii filet, the Baud-curve, the method of tensile triangles from Claus Mattheck, the standard elliptical fillet and the conical round as generalized elliptical fillet. A notch layout library is shortly presented that allows to design such fillets, that means exactly determine the notch geometry and the related stress concentration factor Kt. Kerbgestaltung Verrundung (ein-Radius-Kerbe) elliptische Kerbe Zwei-Radien-Kerbe Baudkurve Methode der Zugdreiecke konische Rundung Kerbzahldiagramme Kerbzahl (Formzahl) αk FEM p-FEM Kerbauslegungs-Bibliothek Kerspannungsnimierung parametrisches Modellieren Parameteroptimierer globale und lokale Sensitivitätsstudie Optimierungsstudie Multiziel-Konstruktionsstudie notch stress notch design circular (one-radius) fillet elliptical fillet two-radii-fillet Baud curve method of tensile triangles conical round stress concentration factor diagrams stress concentration factor Kt FEM p-FEM notch layout library notch stress minimization Creo Simulate Creo Parametric parametric modelling parameter optimizer global and local sensitivity study optimization study multi-objective design study bionics ddc:629 Kerbspannung Creo Simulate Creo Parametric Bionik
3	Systematic Analysis and Comparison of Stress Minimizing Notch Shapes : Obtaining a stress concentration factor of Kt=1 without FEM-Code Ciomber, Isabelle, Jakel, Roland 08 May 2014 (has links) Als Stand der Technik sind einfache, kreisförmige Verrundungen zur Reduktion von Kerbspannungen an Querschnittsübergängen bekannt, für die aus Tabellenwerken / Diagrammen in der Literatur die Formzahl einfach abgelesen werden kann. Die Effizienz der Spannungsreduktion solcher Lösungen ist jedoch sehr begrenzt. Ziel der Arbeit ist es daher, dem Konstrukteur bzw. Berechnungsingenieur ein Verfahren in die Hand zu geben, mit dem er für Standardquerschnittsübergänge und Standardlastfälle "Nicht-Kreiskerben" ohne teure und zeitaufwendige FEM-Analyse einfach durch Nutzung geeigneter Formzahldiagramme auslegen kann. Dabei sind sogar Formzahlen von nahezu eins möglich, d.h., in der "Kerbe" bleibt praktisch nur noch die Nennspannung übrig. Die Präsentation ist zweitgeteilt: Im ersten Teil werden die Arbeitsmethoden bzw. Softwarefunktionen und verwendeten Softwarewerkzeuge vorgestellt: Dies sind die Programme Creo Parametric als vollparametrisches CAD-Werkzeug und Creo Simulate als p-FEM-Programm der Parametric Technology Coprporation (PTC). Der zweite Teil der Präsentation beschreibt den Gültigkeitsbereich sowie die untersuchten Kerbgeometrien: Die einfache kreisförmige Verrundung als Stand der Technik, die Zwei-Radien-Kerbe, die Baud-Kurve, die Methode der Zugdreiecke nach Claus Mattheck, die elliptische Kerbe sowie die konische Rundung als generalisierte elliptische Kerbe. Es wird kurz eine Bibliothek vorgestellt, mit der solche Kerben einfach ausgelegt werden können, d.h. Ihre exakte Geometrie festgelegt sowie die zugehörige Formzahl αk bestimmt werden kann. / Circular (one-radius) fillets are known as state-of-the-art for reducing notch stresses at cross section transitions. The stress concentration factor Kt of such geometries can be read out from diagrams/tables given in the literature. However, the efficiency of stress reduction of circular notches is very limited. The goal of the work therefor is to present a method for the designer/analyst how to design non-circular notches/fillets just by using suitable Kt-diagrams without time-consuming and expensive FEM analyses. Kt-numbers of nearly one are possible, that means in the "notch" just the nominal stress appears and no stress concentration takes place. The presentation has two parts: Part one describes the working methods and software functions as well as software tools: Creo Parametric as fully-parametric CAD program and Creo Simulate as embedded p-FEM-tool from Parametric Technology Corporation (PTC) have been used. The second part describes the range of validity and the examined notch geometries: The one-radius fillet as state-of-the-art, the two-radii filet, the Baud-curve, the method of tensile triangles from Claus Mattheck, the standard elliptical fillet and the conical round as generalized elliptical fillet. A notch layout library is shortly presented that allows to design such fillets, that means exactly determine the notch geometry and the related stress concentration factor Kt. info:eu-repo/classification/ddc/629 ddc:629

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