GLAREをベースとしたリブ補強パネルの薄肉構造の強度解析

Strength Analysis of a Rib-Stiffened GLARE-Based Thin-Walled Structure.

• Andrzej Kubit
• Tomasz Trzepieciński
• Bogdan Krasowski
• Ján Slota
• Emil Spišák

抄録

本論文では、長手方向のリブの形をした補強材を備えたガラス積層アルミニウム強化エポキシ(GLARE)ベースの薄肉構造体の新製品を紹介する。GLAREをベースとしたパネルの外層金属層の補強リブは、インクリメンタルシート成形技術を用いて作製し、接着剤としてAlclad 2024-T3アルミニウム合金板を用いた。ファイバーメタル積層板（FML）の層間の接着接合部の強度特性は、一軸引張試験、剥離ドラム試験、引張／せん断試験、ショートビーム三点曲げ試験で決定された。被着体とエポキシ/ガラスプリプレグとの間に接着剤膜がある場合とない場合の2種類のFMLを検討した。これらのFMLは、実際の航空機の運転条件に対応する3つの異なる温度、すなわち-60℃、室温、および+80℃で試験されました。温度は、試験したFMLの引張強さとせん断強さに影響を与えないことがわかった。しかし、温度を下げて延伸したサンプルの剛性の顕著な増加があった。被着体とガラス/エポキシプリプレグの間に接着剤フィルム層を追加することで、低温下でも高温下でも接合部の静的剥離強度が大幅に改善されました。GLAREをベースとしたリブ補強パネルの一軸圧縮試験では、座屈が発生する臨界力が明らかに増加していることが実証されています。GLAREベースのリブ補強パネルの場合、臨界力は平均15,370Nであったのに対し、エンボス加工されていないものでは11,430Nであり、臨界力は34.5%増加したことになります。

This paper presents a new product, a glass laminate aluminium-reinforced epoxy (GLARE)-based thin-walled structure with a stiffener in the form of a longitudinal rib. The stiffening rib in an outer metallic layer of a GLARE-based panel was fabricated by the incremental sheet forming technique and Alclad 2024-T3 aluminium alloy sheets were used as adherends. The strength properties of the adhesive joint between the layers of the fibre metal laminates (FMLs) were determined in a uniaxial tensile test, peel drum test, tensile/shear test and short-beam three-point-bending test. Two variants of FMLs were considered, with an adhesive film and without an adhesive film between the adherends and the epoxy/glass prepreg. The FMLs were tested at three different temperatures that corresponded to those found under real aircraft operating conditions, i.e. -60 °C, room temperature and +80 °C. It was found that the temperatures do not affect the tensile strength and shear strength of the FMLs tested. However, there was a noticeable increase in the stiffness of samples stretched at reduced temperature. An additional adhesive film layer between the adherends and the glass/epoxy prepreg significantly improves the static peeling strength of the joint both at reduced and at elevated temperatures. A clear increase in the critical force at which buckling occurs has been clearly demonstrated in the uniaxial compression test of GLARE-based rib-stiffened panels. In the case of GLARE-based rib-stiffened panels, the critical force averaged 15,370 N, while for the non-embossed variant, it was 11,430 N, which translates into a 34.5% increase in critical force.