Badanie inicjacji pęknięć zmęczeniowych w połączeniach nitowych

W trakcie eksploatacji samolotów obserwuje się wiele niekorzystnych zjawisk zachodzących w otoczeniu połączeń nitowych, na przykład odkształcenia plastyczne, wtórne zginanie, koncentracja naprężeń, zmęczenie cierne (fretting) [1], które wpływają ujemnie na trwałość połączenia powodując inicjację pękania pokrycia. Praca stanowi etap analizy lokalnych i mikrolokalnych zjawisk w otoczeniu współpracujących powierzchni nitu i blach oraz obserwacji zjawiska frettingu wywołanego cyklicznym rozciąganiem zakładkowego połączenia nitowego [2-6].

---

The riveted joints are critical areas of the aircraft structure due to severe stress concentrations, plastic strain, secondary bending and effects such as surface damage (fretting wear). Therefore the fatigue crack initiation starts at the rivet holes. This is a stage of study of the local and micro local physical phenomena in the neighbourhood of mating surfaces of the rivet and the hole. The paper deals with the inspection of fretting phenomena in the lap riveted joint subjected to cyclic load. Specimens are made of thin aluminium sheets connected by steel rivets. Chosen shape and dimensions of the sample ensures predictable and repetitive failure behaviour. Many undesirable phenomena, like electro-chemical corrosion, occur in riveted joint due to different material properties of steel and aluminium alloy. This situation causes reduction in fatigue life and is suitable for observing surface damage. Numerical FEM calculations are carried out to estimate tearing (ultimate) force and observe the mechanism of the specimen failure. Static and fatigue tests of tensile loaded lap riveted specimens and fractographic (SEM) analysis are performed. The settlement of aluminium wear debris on the surface of steel rivet occurs during fatigue tests and accelerates damage of the riveted joint. Fretting phenomena takes place in aluminium sheets under the rivet driven head and around the region of rivet hole where the cylindrical part of countersunk rivet changes into the conical one. Results of fatigue tests and fractographic analysis can be used in verification of local numerical models.