FP7 project BOPACS Boltless Assembly Of Primary Aerospace Structures

Transcriptie

1 FP7 project BOPACS Boltless Assembly Of Primary Aerospace Structures CompoWorld Themabijeenkomst adhesive bonding ( ) Jan Halm, NLR, Senior R&D Engineer

2 Inhoud Project algemeen Certificering Design feature concepten Aging environment, chemicaliën Aging vermoeiing Vergelijking met scheepsbouw BOPACS,

3 BOPACS project doel Ontwikkelen van certificeerbare gelijmde verbindingen voor primaire composieten vliegtuigconstructies Verkrijgen van inzicht in scheurgroei mechanismes in gelijmde composiet verbindingen Ontwikkelen van analysemethodes om scheurgroei te kunnen voorspellen Toepassen van de resultaten op voorbeeld constructies 3

4 BOPACS project, algemeen Looptijd 4 jaar, september 2012 september 2016 Totaal budget 6.6 M Laag TRL (ca. 4) 15 partners uit 8 landen Research instituten NLR, DLR, VZLU, IFAM Cenaero Universiteiten ZHAW, USTUTT, UPAT Industrie Airbus DS, Airbus Operations, Airbus Innovation SABCA FIDAMC 4

5 BOPACS project, certificering Means of Comply CS , AC B (één van de drie is voldoende) The maximum disbond of each bonded joint consistent with the capability to withstand the required loads must be determined by analysis, tests or both. Disbonds of each bonded joint greater than this must be prevented by design features. Proof testing of each joint to the limit design load. Non destructive inspection of the bond area to ensure the strength of the bond. 5

6 BOPACS project, certificering The maximum disbond of each bonded joint consistent with the capability to withstand the required loads must be determined by analysis, tests or both. Disbonds of each bonded joint greater than this must be prevented by design features. Proof testing of each joint to the limit design load. Non destructive inspection of the bond area to ensure the strength of the bond. BOPACS,

7 BOPACS project, certificering The maximum disbond of each bonded joint consistent with the capability to withstand the required loads must be determined by analysis, tests or both. Disbonds of each bonded joint greater than this must be prevented by design features. Proof testing of each joint to the limit design load. Non destructive inspection of the bond area to ensure the strength of the bond. BOPACS,

8 BOPACS project, certificering In BOPACS worden design features ontwikkeld, getest en gesimuleerd Uitgangspunt is dat door goede procesbeheersing global weakbonds niet voorkomen. BOPACS richt zich op local weak bonds ontstaan tijdens manufacturing en vooral tijdens gebruik van het vliegtuig (impacts) 8

9 BOPACS project, design feature concepten 9

10 BOPACS project, design feature concepten 10

11 BOPACS, aging, chemicaliën, environment 11

12 BOPACS, aging, vermoeiing, vooronderzoek Spanningen in lijmverbinding Beperken peel loads 12

13 BOPACS, S/N curves lijmverbinding 13

14 BOPACS vervolg Uit vooronderzoek blijkt dat Door reduceren peel loads is de gelijmde verbinding sterk te verbeteren maar scheurgroei wordt niet gestopt Nader onderzoek naar concepten om scheurgroei te stoppen nodig 14

15 BOPACS project, testen features 15

16 BOPACS project, testen features Copyright DLR Copyright Airbus DS BOPACS

17 BOPACS project, testen features Copyright DLR 17

18 BOPACS project, testen features Copyright Bombardier BOPACS

19 BOPACS, analyse Methodes Virtual Crack Closure Technique (VCCT) Cohesive Zone Modelling (CZM) VCCT voorspelt scheurgroei op basis van energie nodig om cracktip te sluiten CZM gebruikt speciale interface elementen om schade initiatie te simuleren Bij VCCT en CZM moet groeipad vooraf aangegeven worden Copyright University Stuttgart 19

20 BOPACS, analyse Statische scheurgroei GI > GIc Vermoeiingsscheurgroei BIJ elke cyclus aanpassen van materiaalgegevens (stijfheid) Daarna groei bij GI > GIc 20

21 BOPACS, analyse Binnen BOPACS methode ontwikkeld (USTUTT) om groeirichting te bepalen, vooraf aangeven van groeipad is dan niet meer nodig. Voordelen: Voorspellen of scheur in basismaterialen gaat lopen Bij wijziging in belasting past groeipad zich aan 21

22 BOPACS, analyse Copyright University Stuttgart 22

23 BOPACS, analyse, voorspellen aging door vermoeiing Copyright University Stuttgart 23

24 BOPACS, toepassingen Airbus operations Boren in epoxy-carbon composieten is een ramp Zeer hoge kosten voor gereedschappen Kwaliteitskosten per afwijking in boorproces hoog BOPACS Ook al wordt doel boltless niet gehaald toepassen van bolts als crack stoppers beperkt het aantal fasteners en daarmee de assembly kosten 24

25 Verrassend betrokken Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum Vragen? NLR Amsterdam Anthony Fokkerweg CM Amsterdam NLR Marknesse Voorsterweg PR Marknesse t ) f ) e ) info@nlr.nl i ) t ) f ) e ) info@nlr.nl i )