Bolt-hole tightening effects in single-lap composite bolted joints

Abstract

Kompozit malzemeler tarafından sunulan ağırlık ve yakıt tasarufu sadece askeri uygulamalarda değil ayrıca sivil havacılık, uzay uygulamaları ve otomotiv endüstrisinde de onları çekici kılmaktadır ki bu uygulamalarda civatalı bağlantılar, yapısal bağlantıların şekillendirilmesinin ilk yöntemi olarak yoğun şekilde kullanılmaktadır. Tekil bindirmeli bağlantılar, gerçek uygulamalarda diğer tip bağlantılarla kıyaslandığında iyi bir uyuma sahiptirler. Bu yüzden bu çalışmanın temel konusu, sabit W/D oranına (3) ve değişken E/D oranlarına (3, 4, 5) ve sıkıştırma tork değerlerine (0, 3, 6 Nm) sahip cam elyaf takviyeli kompozitlerin çekme ve salt eğilme yüklemesi durumlarındaki davranışlarını incelemektir. İlk olarak kompozitin mekanik özellikleri ASTM test standartları kullanılarak deneysel olarak belirlenmiştir. Eğilme özellikleri dört nokta eğilme testi kullanılarak belirlenmiştir. İnce plakalar, çekme testleri esnasında ikincil eğilme etkilerini ortadan kaldırabilmek ve eğilme testleri esnasında da geometriye simetriklik kazandırabilmek amacı ile uç kısımlarından birbirlerine yapıştırılmıştır. Son olarak ise özel test aparatı, civatalı kompozit bağlantıların eğilmesinin etkilerini kolaylaştırmak amacı ile tasarlanmıştır._x000B_Deneysel sonuçlar, artan E/D oranı ve sıkıştırma tork değerlerinin çekme testinde, hasar yatak gerilmesinin değerinin artığını göstermektedir. Fakat, bu yorum parametrelerin sürekli olarak artması durumunda daima doğru değildir. Ve eğilme testlerinde, tork uygulanmadığı zaman, E/D oranının artması eğilme mukavemetini artırmaktadır, fakat bu artış T=3, 6 Nm'de küçüktür. Bu testlerde, bağlantı sıkıştırma alanı üzerindeki aşırı delaminasyondan dolayı merkezde ve civatanın yanında hasara uğramıştır. The weight and fuel savings offered by composite materials make them attractive not only to the military, but also to the civilian aircraft, aerospace, and automotive industries, where bolting joints are extensively used as a primary method of forming structural joints. Single-lap joints have good accordance with real conditions in comparison with other joint types. Therefore, the main objective of this paper is to investigate the behavior of single-lap joints in glass fiber reinforced epoxy (GFRE) composites under tension and pure bending loading conditions, with a constant W/D ratio (3) and variable the E/D ratios (3, 4, 5) and tightening torque values (0, 3 and 6 Nm). First, the mechanical properties of the composite were determined experimentally using the ASTM testing standards. Bending properties were determined using four-point bending test. Finally, special test fixtures were designed to facilitate the study of the effect of bending on the composite bolted joints._x000B_The experimental results show that in the tension tests, with increasing E/D ratio and tightening torque, the value of failure bearing stress increased. But, it seems that, this is not always true for continuous increase of these parameters. And in the bending tests, it is seen that at zero torque, with the increase of the E/D ratio the bending strength value increases, but this increase is small at T=3, 6 Nm torques. And in these tests, the joint failed at the center, near the bolt, because of the excessive delaminations on the compressive side.