Avaliação de reparo metálico rebitado de reforço no revestimento da fuselagem de uma seção pressurizada dianteira de uma aeronave

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Teodoro, Gabriel
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/230471
Resumo: TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Campus Joinville. Engenharia Aeroespacial.
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São apresentados um breve estudo sobre o acidente do voo Japan Airlines 123, causado por um reparo de reforço na caverna de pressão incorretamente executado, e uma abrangente fundamentação teórica para a elaboração e para a substanciação de reparos estruturais em aeronaves. É feita, em cima disso, a proposta de um reparo de reforço para um recorte em um painel do revestimento da fuselagem dianteira, considerado como uma chapa de liga de alumínio revestida (Alclad) 2024-T3 de 0,050 in de espessura sujeita somente a cargas de pressurização. O reparo proposto consiste em um reforço fabricado de chapa de liga de alumínio revestida (Alclad) 2024-T3 de 0,063 in de espessura cravado com rebites sólidos de cabeça protuberante universal MS20470AD-5 de 5/32 in de diâmetro em três carreiras. Os rebites são espaçados em passos que podem variar de quatro a seis diâmetros de prendedor e devem manter uma distância de borda de no mínimo dois diâmetros de prendedor somados de 0,03 in. Mediante a elaboração de um modelo simplificado para as cargas de pressurização na aeronave, definiu-se o carregamento no painel como sendo equivalente a uma tensão uniaxial de 25 ksi. O reparo proposto foi então verificado mediante a análise das margens de segurança para os modos de falha de tração, de cisalhamento no prendedor, de esmagamento e de flambagem entre rebites. Um método de análise inversa, partindo da definição de uma margem de segurança mínima, foi também apreciado para definir a tensão uniaxial máxima à qual o reparo seria capaz de suportar. Obtiveram-se margens de segurança positivas para o projeto. A margem de segurança mínima calculada de 1,12% para o modo de falha de cisalhamento no prendedor foi julgada aceitável e o projeto foi definido como admissível. Determinou-se, enfim, que o reparo deve ser capaz de suportar uma tensão uniaxial máxima de 25,03 ksi, quando considerada uma margem de segurança mínima de 1% para todos os quatro modos de falha abordados.Commercial aircraft are constantly prone to structural damage during their operation. In order to keep the passenger transport fleet flying safely, Aerospace Engineering must be able to meet the demands imposed by the aviation business by designing, analyzing, and supervising the execution of quality aircraft repairs. This undergraduation thesis therefore aims to present theoretical and practical aspects of the characterization and the evaluation of structural aircraft repairs. A brief case study of Japan Airlines’ Flight 123 accident, which was caused by a defective pressure bulkhead repair, and an expansive theoretical basis for the elaboration and for the subtantiation of structural aircraft repairs were both developed. Furthermore, a reinforcing doubler repair was proposed for a cutout section in a fuselage skin panel. The fuselage skin panel was modeled as a 0,050 in thick aluminum alloy clad 2024-T3 sheet subjected solely to aircraft pressurization loads. The reinforcing doubler repair was designed as a 0,063 in thick aluminum alloy clad 2024-T3 sheet fastened with solid protruding universal head MS20470AD-5 rivets in three rows. Rivet pitch and edge distance were defined as four to six fastener diameters and two fastener diameters plus an 0,03 in margin, respectively. Through the analysis of a simplified model of the pressurization loads in the aircraft, the fuselage skin loading was estimated as a 25 ksi uniaxial tensile stress. The designed repair was then evaluated by means of analyzing the calculated margins of safety for tension, rivet shear-off, bearing and inter-rivet buckling joint failure modes. An inverse analysis method, based on the definition of a minimum margin of safety, was also proposed in order to investigate the maximum uniaxial tensile stress that the repair should be able to withstand. Positive margins of safety were obtained for the project and a miminum margin of safety of 1,12% was calculated, both this value and the whole project being deemed acceptable by the adopted analysis criteria. Considering a minimum allowable margin of safety of 1% for all four aforementioned joint failure modes, it was determined that the repair should be able to resist a maximum uniaxial tensile stress of 25,03 ksi.Joinville, SCRabelo, Marcos AlvesPereira, Mauro Gustavo Del BelUniversidade Federal de Santa CatarinaTeodoro, Gabriel2021-12-15T12:09:40Z2021-12-15T12:09:40Z2021-12-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis131 f.application/pdfhttps://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/230471info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSC2021-12-15T12:09:40Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/230471Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-12-15T12:09:40Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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