Uçaklarda yapıştırma ve mekanik yöntemlerle yapılan skin-stringer bağlantısının incelenmesi
Investigation of skin-stringer assembly made with adhesive and mechanical methods on aircraft
Yazar: BERKE ALP MİRZA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HACI ABDULLAH TAŞDEMİR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Sayısal hesaplama = Numerical calculation ; Uçaklar = Airplanes ; Yapıştırmalı bağlantılar = Adhesive links

Özet:
Skin ve stringer montajı için bazı yöntemler vardır. Genel olarak, bu iki yapısal parça, uçaklarda perçinlerle tutturulur. Ancak günümüzde, düşük galvanik korozyon riski, daha iyi stres konsantrasyonu, düşük ağırlık vb. gibi bazı avantajlar nedeniyle yapıştırma ile bağlantı çalışmaları devam etmekte ve uygulanmaktadır. Kohezif Bölge Modellemesi (CZM), yapıştırıcı ile bağlantı davranışını incelemek için en çok kullanılan yöntemdir. Bu modelleme yönteminde, çatlağın kohezyon bölgesi boyunca yayıldığı ve kohezyon kuvvetlerinin bu çatlağa direndiği varsayılmaktadır. CZM'nin ihtiyaç duyduğu bazı malzeme parametreleri ve Çift Konsol Kiriş (DCB) ve Uç Çentikli Eğilme (ENF) testleri ile Uyum Temelli Kiriş Metodu (CBBM) kullanılarak kırılma enerjileri bulunmuştur. Bu çalışmada AF163-2K yapıştırıcı kullanılmıştır. Bu çalışma kapsamında DCB ve ENF testleri Abaqus yazılımında aynı boyutta modellenmiş ve analiz edilmiştir. Analizden elde edilen kuvvet-yer değiştirme verileri gerçek test verileri ile karşılaştırılmış ve aralarında yakın sonuçlar gözlemlenmiştir. Daha sonra 4 farklı modellenmiş skin-stringer bağlantısı analiz edilmiştir. Bu durumlar; stringer'ın skin yapısına sadece yapıştırıcı kullanılarak bağlandığı durum, sadece perçin kullanılarak bağlandığı durum, hem yapıştırıcı hem perçin kullanılarak bağlandığı durum ve hibrit modelde perçin sayısının azaltıldığı durumlardır. Bu çalışma sonucunda yapıştırıcının başlangıç mukavemetini arttırdığı ve yapıştırıcı çatlamaya başladıktan sonra perçinin mukavemet üzerinde iyi bir etkiye sahip olduğu gözlemlenmiştir. Hibrit bağlantı adı verilen hem perçin hem de yapıştırıcı kullanılan modelin iki bağlantı türünün avantajlarını taşıdığı ortaya çıkmıştır. Skin-stringer modelinin ilk dayanım durumlarında hibrit modellerde az sayıda perçin kullanmanın diğer modellere göre daha fazla avantajlarının olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
There are some methods for assembling the skin and stringer. Generally, these two structural parts are attached with rivets in airplanes. But today, studies on adhesive bonding proceed and are applied because of some advantages like low galvanic corrosion risk, better stress concentration, low weight, etc. Cohesive Zone Modelling (CZM) is the most used method to study the behavior of adhesive bonding. In this modeling method, it is assumed that the crack propagates through the cohesive region and the cohesive forces resist this crack. CZM needs some material parameters and fracture energies have been found with Double Cantilever Beam (DCB) and End Notched Flexure (ENF) tests by using the Compliance-Based Beam Method (CBBM). In this study, AF163-2K adhesive was used. Within the scope of this study, DCB and ENF tests were modeled and analyzed in the same dimension in Abaqus software. Obtained force-displacement data from the analysis were compared with real test data and close results were observed between them. After that, 4 different modeled skin-stringer connections were analyzed. These models are; the stringer is attached to the skin structure using only adhesive, attached using only rivets, attached using both adhesive and rivets, and the last situation where the number of rivets is reduced in adhesively bonded joint. As a result of this study, it was observed that the adhesive increased the initial strength, and the rivet had a good effect on the strength after the adhesive started to crack. It was presented that the model, which uses both rivets and adhesives, called hybrid connection, takes advantage of two connection types.