Dimensioning the acceptable ply drop in flanges of composite spars using the linear fracture mechanics apparatus

The quest for airframe weight reduction results in a careful dimensioning cross section areas of structural airframe components depending on the anticipated loading. In the case of flanges of polymeric laminate spars subjected to tension such a dimensioning can be done by means of appropriate ply dropping along the spar flanges. A method for an effective calculation of the number of plies that can be cut off at the cross-section under consideration without excessive stress concentration resulted has been presented. The method takes advantage of the Linear Fracture Mechanics tools combined with simple finite element calculations. In addition, experimental data needed can be easily obtained with the use of inexpensive specimens that are simple for manufacturing and testing.

---

Dążenie do redukcji ciężaru płatowca wymaga możliwie dokładnego doboru przekrojów elementów nośnych według spodziewanego obciążenia. W przypadku pasów kompozytowego dźwigara o strukturze laminarnej może to być dokonane na drodze stopniowego gubienia warstw kompozytu. W artykule przedstawiono stosunkowo prostą metodę określania maksymalnej liczby warstw laminatu, która może być odcięta bez powodowania nadmiernej koncentracji naprężeń. W prezentowanej metodzie wykorzystane zostały narzędzia liniowej mechaniki pękania w połączeniu z prostymi obliczeniami prowadzonymi metodą elementów skończonych. Próbki konieczne do uzyskania wykorzystywanych w tej metodzie stałych materiałowych są łatwe do wykonania a przeprowadzenie samych pomiarów i opracowanie wyników stosunkowo proste.