Stress intensity factors for some through-cracked fastener holes

Abstract

A stress intensity factor solution is developed for a large plate containing radial hole cracks loaded with arbitrary crack face pressure. When the pressure is defined as the unflawed hoop stress surrounding a mechanical fastener, stress intensity factor calibrations are readily computed by the linear superposition principle. Results obtained in this manner agree well with previous solutions determined for open holes loaded in remote tension. The potential usefulness of the present analysis is further demonstrated with application to specific fastener configurations, including interference fit fasteners, pin-loaded plates, and cold-worked holes.

Résumé

Une solution pour déterminer le facteur d'intensité des contraintes est développée dans le cas d'une grande plaque comportant des fissures émanant radialement d'un trou et sollicitées par une pression arbitraire agissant sur leurs faces. Lorsque la pression est définie comme valant la tension de membrane aux alentours d'un rivet et en l'absence de défauts, le factuer d'intensité des contraintes peut être directement calculé par le principe de superposition linéaire des effets. Les résultats obtenus suivant cette approche sont en bon accord avec les solutions précédemment développées pour des trous ouverts sollicités par des efforts de traction agissant à une certaine distance. L'utilité potentielle de l'analyse proposée est en outre démontrée dans le cas de son application à des configurations particulières de rivetage, telles que les rivets à coincement, les tôles sollicitées par des broches, et les trous écrouis par mandrinage.

Zusammenfassung

Man stellt eine Lösung für die Spannungsintensitätsfaktoren auf für den Fall einer großen Platte mit Rissen ausgehend von radialen Löchern mit beliebigen Druck am Rißausgang. Wenn der Druck als die Zylinder, die ein mechanisches Verbindungselement umgibt wenn kein Fehler vorhanden ist, definiert wird, dann kann man die Spannungsintensitätsfaktoren sofort nach dem Verfahren der linearen Überlagerung rechnen. Die so erhaltene Ergebnisse stimmen gut mit den früheren Lösungen für offene Löcher die durch Zugkräfte belastet sind, die in einiger Entfernung angebracht werden. Die große Nützlichkeit dieser Analyse wird weiterhin durch Anwendungen auf verschiedene Verbindungselemente, einschließlich Drucknieten, durch Spindeln belastete Platten und kaltgeformte Löcher, bewiesen.