Author(s): Oliveira, Bruno Miguel Almeida de
Date: 2016
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/8252
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
Subject(s): End-Notched Flexure (ENF); Four-Point End-Notched Flexure (4-ENF); Ligações adesivas; Adesivos estruturais; End-Notched Flexure (ENF); Four-Point End-Notched Flexure (4-ENF); Adhesively-bonded joints; Structural adhesives; Materiais e Tecnologias de Fabrico
Ao longo destes últimos anos as ligações adesivas têm vindo a verificar um aumento progressivo em aplicações estruturais em detrimento das ligações mecânicas convencionais. Esta alteração de paradigma deve-se às vantagens que as juntas adesivas possuem relativamente aos outros métodos de ligação. A mecânica da fratura e os Modelos de Dano Coesivo (MDC) são critérios comuns para prever a resistência em juntas adesivas e usam como parâmetros fundamentais as taxas de libertação de energia. Pelo facto do ensaio 4-Point End Notched Flexure (4-ENF), aplicado em juntas adesivas, ainda estar pouco estudado é de grande relevância um estudo acerca da sua viabilidade para a determinação da taxa crítica de libertação de energia de deformação ao corte (GIIc). Esta dissertação tem como objetivo principal efetuar uma comparação entre os métodos End- Notched Flexure (ENF) e 4-ENF na determinação de GIIc em juntas adesivas. Para tal foram utilizados 3 adesivos: Araldite® AV138, Araldite® 2015 e SikaForce® 7752. O trabalho experimental passou pela conceção e fabrico de uma ferramenta para realização do ensaio 4-ENF, seguindo-se o fabrico e a preparação dos provetes para os ensaios. Pelo facto do ensaio 4-ENF ainda se encontrar pouco divulgado em juntas adesivas, e não se encontrar normalizado, uma parte importante do trabalho passou pela pesquisa e análise em trabalhos de investigação e artigos científicos. A análise dos resultados foi realizada por comparação direta dos valores de GIIc com os resultados obtidos no ensaio ENF, sendo realizada por série de adesivo, através da comparação das curvas P-δ e curvas-R. Como resultado verificou-se que o ensaio 4-ENF em ligações adesivas não é o mais versátil para a determinação do valor de GIIc, e que apenas um método de obtenção de GIIc é viável. Este método é baseado na medição do comprimento de fenda (a). Ficou evidenciado que o ensaio ENF, devido a ser um ensaio normalizado, por apresentar um setup mais simples e por apresentar uma maior disponibilidade de métodos para a determinação do valor de GIIc, é o mais recomendado. Conclui-se assim que o ensaio 4-ENF, embora sendo uma alternativa ao ensaio ENF, tem aplicação mais limitada.
Over the last few years, adhesively-bonded joints have been increasingly used in structural applications instead of conventional mechanical joints. This paradigm change is due to advantages of the adhesively-bonded joints when compared with the other joining methods. Fracture mechanics and the Cohesive Zone Models (CZM) are the usual techniques to predict joints strength and they use the energy release rate as fundamental parameters. Since the 4-End Notched Flexure (4-ENF) test, applied to adhesively-bonded joints, is understudied, the studies about the viability of this method to estimate the critical shear strain energy release rate (GIIc) have great relevance. The main objective of this thesis is the comparison between the End-Notched Flexure (ENF) and 4- ENF test methods in the determination of GIIc of adhesively-bonded joints. Three types of adhesives were used: Araldite® AV138, Araldite® 2015 and SikaForce® 7752. The experimental initiated by the design and manufacturing of the tool needed for 4-ENF test, followed by the manufacturing and preparation of the test coupons for testing. As the 4-ENF test is still not widespread for adhesively-bonded joints and it is not standardized, one significant part of this work involved the research and analysis of this topic in investigation works and scientific articles. The analysis of the results was conducted by direct comparison of the GIIc values with the ENF results, by series of adhesives, through the comparison of P-δ curves and R-curves. As result, it was verified that the 4-ENF test in adhesively-bonded joints is not the more suitable to estimate GIIc, and that only one GIIc method is viable. This method is based on the crack length measurement (a). It was evidenced that the ENF test, due to being a standardized test, to present a simpler setup and to have a higher availability of GIIc estimation methods, is recommended. It is concluded that the 4-ENF test, while being an alternative to the ENF test, has limited application.
