DE1100394B

DE1100394B - Light metal constructions with reinforcement elements in the form of glued-on sheet metal strips to absorb local stress peaks

Info

Publication number: DE1100394B
Application number: DEV10291A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Brenner
Original assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Priority date: 1956-03-06
Filing date: 1956-03-06
Publication date: 1961-02-23

Description

Leichtmetallkonstruktionen mit Verstärkungselementen in Forrri aufgeklebter Blechstreifen zur Aufnahme örtlicher Spannungsspitzen Schwingungsbeanspruchte Metallkonstruktionen sind besonders an. solchen Stellen gefährdet, an denen höhe örtliche Spannungen auftreten, wie z. B. an Niet- oder Schraubverbindungen, Kerben, Bohrungen, Ausschnitten, schroffen Absätzen od. dgl. Mit den bisher bekannten Mitteln ist es oft nicht möglich; das Entstehen von Ermüdungsrissen an solchen Stellen zu vermeiden. Es ist zwar bekannt, bei Metallkonstruktionen aus Aluminiumlegierungen örtlich erforderliche Verstärkungen, wie z. B. Randversteifungen von Hautblechfeldern oder Wanddickenvergrößerungen an Knotenpunkten in Form von Lamellierungen, durch Kleben anzubringen.Light metal structures with reinforcement elements glued on in Forrri Sheet metal strips for absorbing local stress peaks, metal structures subject to vibration are special. endangered in such places where high local tension occur, such as B. on riveted or screw connections, notches, holes, cutouts, abrupt paragraphs or the like. With the means known up to now, it is often not possible; avoid the occurrence of fatigue cracks in such places. It is well known locally required reinforcements for metal structures made of aluminum alloys, such as B. Edge stiffening of skin sheet fields or wall thickness enlargements Nodes in the form of lamellas, to be attached by gluing.

Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, bei solchen Leichtmetallkonstruktionen mit Verstärkungselementen in Form aufgeklebter Blechstreifen, welche der Aufnahme örtlicher Spannungsspitzen dienen, mehrere Verstärkungsbleche derart an Durchbrüchen, Nietreihen oder Verschraubungen anzuordnen, daß die einzelnen Lagen der Verstärkungsbleche Abstufungen entsprechend der für den jeweiligen Ort gültigen Spannungsverteilungslinie aufweisen. Hierdurch wird erreicht, daß die Ermüdungsfestigkeit des Werkstoffes auch örtlich mit Sicherheit nicht überschritten wird, so daß Ermüdungsrisse an den Leichtmetallkonstruktionen gemäß der Erfindung nicht auftreten.According to the invention it is proposed in such light metal constructions with reinforcement elements in the form of glued-on sheet metal strips, which the recording local stress peaks are used, several reinforcement plates in such a way at breakthroughs, Arrange rows of rivets or screw connections that the individual layers of the reinforcement plates Graduations according to the voltage distribution line valid for the respective location exhibit. This ensures that the fatigue strength of the material is not exceeded locally with certainty, so that fatigue cracks on the Light metal structures according to the invention do not occur.

Die Verstärkungselemente können aus dem gleichen oder auch anderen Werkstoffen bestehen wie die übrigen Metallkonstruktionen. Die Werkstoffe haben gegebenenfalls unterschiedliche Elastizitätsmodule.The reinforcement elements can be the same or different Materials exist like the other metal constructions. The materials have possibly different moduli of elasticity.

Weitere Einzelheiten .der Erfindung sind aus der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.Further details of the invention are from the description and to be taken from the drawing.

Abb. 1 zeigt eine überlappungsverbindung, bei der die Bleche 1 und 2 durch Nieten oder Bolzen 3 miteinander verbunden sind. An den Blechkanten sind die Blechstreifen 4 und 5 aufgeklebt, um den Querschnitt an der Verbindungsstelle zu erhöhen und insbesondere die an den Bolzen- oder Nietlöchern wirksamen Spannungserhöhungen zu vermindern. Die zur Verstärkung dienenden Blechstreifen 4 und 5 werden zweckmäßig auf den Außenseiten der Bleche aufgeklebt, um zusätzliche Biegebeanspruchungen zu vermeiden, und so gegen die Blechkanten versetzt, daß keine Spannungssprünge - hervorgerufen durch größere Dickenunterschiede - entstehen.Fig. 1 shows an overlap connection in which the sheets 1 and 2 are connected to one another by rivets or bolts 3. Are on the sheet metal edges the sheet metal strips 4 and 5 glued to the cross section at the junction and in particular the increases in tension that are effective at the bolt or rivet holes to diminish. The sheet metal strips 4 and 5 used for reinforcement are useful glued to the outside of the metal sheets in order to withstand additional bending stresses Avoid, and so offset against the sheet metal edges that no voltage jumps - caused due to greater differences in thickness - arise.

In Abb. 2 ist die Ausbildung einer Kräfteeinleitung in die Außenhaut einer Schalenkonstruktion mit Hilfe eines Beschlages dargestellt. Auf die Außenhaut 6 sind an der Verbindungsstelle die Verstärkungsbleche 7, 8, 9 aufgeklebt, durch :die die durch den Beschlag 10 eingeleiteten Kräfte allmählich auf die Außenhaut verteilt und die an den Löchern für die Bolzen 11 zur Befestigung des Beschlages 10 an der Außenhaut 6 wirksamen Spannungserhöhungen ebenfalls vermindert werden. Abmessungen und Form der Verstärkungsbleche werden in bekannter Weise mit Hilfe der Elastizitätslehre, durch Belastungsversuche mit Dehnungsmessungen oder durch Ermüdungsversuche ermittelt. Auch hier sind die Verstärkungsbleche so abgestuft, daß keine zu großen Spannungssprünge infolge plötzlicher Querschnittsänderung auftreten.In Fig. 2 is the formation of the introduction of forces into the outer skin a shell construction shown with the help of a fitting. On the outer skin 6, the reinforcement plates 7, 8, 9 are glued on at the junction : the forces introduced by the fitting 10 gradually on the outer skin distributed and at the holes for the bolts 11 for fastening the fitting 10 on the outer skin 6 effective stress increases are also reduced. Dimensions and shape of the reinforcement plates are in a known manner with the help the theory of elasticity, through load tests with strain measurements or through Fatigue tests determined. Here, too, the reinforcement plates are graded so that that no excessive voltage jumps occur as a result of sudden changes in cross-section.

Abb.3 zeigt eine andere Ausführung, ebenfalls in Schnitt und Ansicht, bei der die Verstärkung des Fensterquerschnittes durch auf die Ränder der Außenhaut 12 von innen aufgeklebte Blechelemente 13 und 14 vorgenommen ist. Mit Rücksicht auf die an den Fensterecken auftretenden erhöhten Spannungen ist die Breite der Verstärkungsbleche an dieser Stelle vergrößert. Bei scharfen Ecken kann der Spannungserhöhung noch dadurch entgegengewirkt werden, daß an diesen Stellen weitere abgestufte Verstärkungsbleche aufgeklebt werden.Fig.3 shows another version, also in section and view, in which the reinforcement of the window cross-section through to the edges of the outer skin 12 sheet metal elements 13 and 14 glued on from the inside is made. With consideration on the increased stresses occurring at the window corners is the width of the Reinforcement plates enlarged at this point. In the case of sharp corners, the tension increase can be counteracted by the fact that further stepped reinforcement plates at these points be glued on.

Die in Abb. 4 dargestellte Ausführung veranschaulicht ein Beispiel, wie plötzliche Ouerschnittsübergänge bei einem auf der Außenhaut 15 einer Schalenkonstruktion durch Nieten 19 befestigten U-Profil 18 dadurch gemildert werden können, daß zwischen dem U-Profil und der Außenhaut Verstärkungsbleche 16 und 17 verschiedener Breite stufenförmig angeordnet werden, die auf die Außenhaut aufgeklebt werden.The design shown in Fig. 4 illustrates an example like sudden cross-sectional transitions in one on the outer skin 15 of a shell construction fastened by rivets 19 U-profile 18 can be mitigated that between the U-profile and the outer skin reinforcement plates 16 and 17 of different widths be arranged in steps, which are glued to the outer skin.

Das Aufkleben der Verstärkungselemente erfolgt mit bekannten Verfahren unter Verwendung üblicher, vorzugsweise auf Kunstharzbasis aufgebauter Klebstoffe. Die Verstärkungselemente können aus demselben oder aber auch aus einem anderen Werkstoff bestehen wie die übrige Metallkonstruktion. Unter Umständen kann es z. B. zweckmäßig sein, Werkstoffe mit verschiedenem Elastizitätsmodul zu verwenden.The reinforcement elements are glued on using known methods using conventional adhesives, preferably based on synthetic resins. the Reinforcement elements can be made of the same or a different material exist like the rest of the metal construction. Under certain circumstances it can e.g. B. expedient be to use materials with different modulus of elasticity.

Claims

'' PATENT CLAIMS: 1. Light metal constructions with reinforcing elements in the form of glued-on sheet metal strips to absorb local stress peaks, thereby characterized in that several reinforcement plates in such a way at breakthroughs, rows of rivets or screw connections are arranged that the individual layers of the reinforcement plates Graduations according to the voltage distribution line valid for the respective location exhibit.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that with overlap connections by bolts or rivets sheet metal strips (4, 5) are stuck on the outermost sides of the sheets against the sheet metal edges. -3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that in the case of a shell construction with a U-profile fastened by rivets between the U-profile (18) and the outer skin (15), reinforcing plates (16, 17) of various widths are glued onto the outer skin in steps . Publications considered: Journal: »Aluminum«, Volume 27, 1951, Issues 2 and 3; . Journal: "Industrie-Werbung, Essen", No. 48 of June 15, 1954; Magazine: »Metall«, 9th year, May 1955, issue 9/10. -