Publicação
Validação de envelopes de fratura de adesivos obtidos em ensaios de fratura em modo misto para a previsão de resistência de juntas de modo misto
| Resumo: | As juntas adesivas têm tido um enorme crescimento em aplicações industriais em detrimento dos métodos tradicionais como a soldadura, brasagem e ligações aparafusadas e rebitadas. A maior utilização das juntas adesivas deve-se às vantagens que estas oferecem, como facto de serem mais leves, por se comportarem bem sob cargas cíclicas ou de fadiga, por possibilitarem a ligação de materiais diferentes e por apresentarem menores concentrações de tensões. No projeto de estruturas adesivas, é extremamente importante conseguir prever com precisão a sua resistência mecânica e respetivas propriedades de fratura (taxa critica de libertação de energia de deformação à tração, GIC, e corte, GIIC). Estas propriedades estão diretamente relacionadas com a Mecânica da Fratura e são estimadas através de uma análise energética. Para este efeito, distinguem-se três tipos de modelos: modelos que necessitam da medição do comprimento de fenda durante a propagação do dano, modelos que utilizam um comprimento de fenda equivalente e métodos baseados no integral J. Na maioria dos casos relativos a juntas adesivas, as solicitações ocorrem em modo misto (combinação de tração e corte). Como tal, é de grande importância a perceção da fratura nestas condições, nomeadamente das taxas de libertação de energia relativamente a diferentes critérios ou envelopes de fratura. Esta comparação permite, por exemplo, averiguar qual o melhor critério energético de rotura a utilizar em modelos numéricos baseados em Modelos de Dano Coesivo. O principal objetivo desta dissertação é verificar, através de métodos numéricos por modelos de dano coesivo, qual o parâmetro que mais se adequa para o critério energético de propagação de dano de juntas de sobreposição simples (JSS) e dupla (JSD) com substratos de alumínio e coladas com três diferentes adesivos. Dos três adesivos um é frágil, um é moderadamente dúctil e outro é dúctil. Após a verificação numérica de qual o parâmetro energético que mais se adequa a cada um dos adesivos, os valores obtidos experimentalmente para a força máxima (Pmáx) que a junta suportou irão ser comparados com os valores obtidos numericamente. Após a comparação dos valores de Pmáx obtidos experimentalmente com os obtidos numericamente, verificou-se que curva de valores de Pmáx obtidos experimentalmente mais se assemelhava aos obtidos numericamente e qual o critério energético correspondente a essa curva. Como, para os três adesivos, os critérios energéticos resultantes do trabalho experimental coincidiram com os resultantes do trabalho numérico, validaram-se os envelopes de fratura. |
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| Autores principais: | Ribeiro, José Pedro Silva Moreira Barros |
| Assunto: | Juntas adesivas Mecânica da fratura Propagação de dano Envelope de fratura Adhesive joints Fracture mechanics Propagation of damage Fracture envelope |
| Ano: | 2017 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Instituto Politécnico do Porto |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto |
| Resumo: | As juntas adesivas têm tido um enorme crescimento em aplicações industriais em detrimento dos métodos tradicionais como a soldadura, brasagem e ligações aparafusadas e rebitadas. A maior utilização das juntas adesivas deve-se às vantagens que estas oferecem, como facto de serem mais leves, por se comportarem bem sob cargas cíclicas ou de fadiga, por possibilitarem a ligação de materiais diferentes e por apresentarem menores concentrações de tensões. No projeto de estruturas adesivas, é extremamente importante conseguir prever com precisão a sua resistência mecânica e respetivas propriedades de fratura (taxa critica de libertação de energia de deformação à tração, GIC, e corte, GIIC). Estas propriedades estão diretamente relacionadas com a Mecânica da Fratura e são estimadas através de uma análise energética. Para este efeito, distinguem-se três tipos de modelos: modelos que necessitam da medição do comprimento de fenda durante a propagação do dano, modelos que utilizam um comprimento de fenda equivalente e métodos baseados no integral J. Na maioria dos casos relativos a juntas adesivas, as solicitações ocorrem em modo misto (combinação de tração e corte). Como tal, é de grande importância a perceção da fratura nestas condições, nomeadamente das taxas de libertação de energia relativamente a diferentes critérios ou envelopes de fratura. Esta comparação permite, por exemplo, averiguar qual o melhor critério energético de rotura a utilizar em modelos numéricos baseados em Modelos de Dano Coesivo. O principal objetivo desta dissertação é verificar, através de métodos numéricos por modelos de dano coesivo, qual o parâmetro que mais se adequa para o critério energético de propagação de dano de juntas de sobreposição simples (JSS) e dupla (JSD) com substratos de alumínio e coladas com três diferentes adesivos. Dos três adesivos um é frágil, um é moderadamente dúctil e outro é dúctil. Após a verificação numérica de qual o parâmetro energético que mais se adequa a cada um dos adesivos, os valores obtidos experimentalmente para a força máxima (Pmáx) que a junta suportou irão ser comparados com os valores obtidos numericamente. Após a comparação dos valores de Pmáx obtidos experimentalmente com os obtidos numericamente, verificou-se que curva de valores de Pmáx obtidos experimentalmente mais se assemelhava aos obtidos numericamente e qual o critério energético correspondente a essa curva. Como, para os três adesivos, os critérios energéticos resultantes do trabalho experimental coincidiram com os resultantes do trabalho numérico, validaram-se os envelopes de fratura. |
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