Publicação

Resistência à tração de juntas compósitas em degrau: Análise experimental e numérica por modelos de dano coesivo

Detalhes bibliográficos
Resumo:	O uso de ligações adesivas tem aumentado significativamente nos últimos anos e é nos dias de hoje uma técnica de ligação predominante na indústria aeronáutica e automóvel. Este tipo de ligação visa substituir os métodos tradicionais de fixação mecânicos na união de estruturas. A melhoria ao longo dos anos dos vários modelos de previsão de dano, nomeadamente através do Método de Elementos Finitos (MEF), tem contribuído para o desenvolvimento desta técnica de ligação. Os Modelos de Dano Coesivo (MDC), usados juntamente com o MEF, são uma ferramenta viável para a previsão de resistência de juntas adesivas. Os MDC conciliam critérios da resistência dos materiais para a iniciação do dano e conceitos da mecânica da fratura para a propagação da fenda. Deste modo, existem vários fatores que condicionam o comportamento de uma junta adesiva, bem como a necessidade de avaliar alguns desses principais fatores, tais como o tipo de adesivo (frágil, dúctil ou uma combinação entre as duas propriedades) e geometria da junta, mediante o comprimento de sobreposição (LO). O trabalho realizado tem como principal objetivo avaliar de forma numérica e experimental o desempenho mecânico de juntas adesivas em degrau submetidas a esforços de tração, em função do comprimento de sobreposição (LO). Foram analisadas juntas ligadas com três tipos de adesivos, o adesivo frágil Araldite® AV138, o adesivo com características intermédias Araldite® 2015 e o adesivo dúctil Sikaforce® 7752. Para concretizar estes objetivos, é efetuada uma análise experimental, na qual são testadas diferentes configurações para os vários adesivos,sendo realizada a respetiva análise dos resultados obtidos. Estes resultados experimentais são depois comparados com resultados numéricos obtidos utilizando o software ABAQUS®, recorrendo a um módulo integrado de MDC. Dos resultados numéricos obtidos é realizado um estudo das tensões de arrancamento (σy) e de corte (τxy) na camada adesiva. No estudo por MDC, é também avaliada a variável de dano SDEG (stiffness degradation) em função de LO, que permite observar a degradação da camada adesiva desde o inico de aplicação da carga até à rotura completa, apresentando-se depois comentários dos resultados obtidos. Com o estudo em questão, percebe-se que o tipo de adesivo usado tem grande influência na resistência das juntas, uma vez que o adesivo frágil apresenta melhor desempenho para LO menores, enquanto para adesivos dúcteis são obtidas maiores capacidades de carga para LO maiores, já que os adesivos dúcteis tem um maior capacidade de distribuição das tensões que se desenvolvem ao longo do adesivo. De salientar que os MDC foram uma ferramenta precisa na determinação do comportamento das diferentes juntas.
Autores principais:	Brito, Rui Filipe Nogueira de
Assunto:	Método de elementos finitos Modelos de dano coesivo Mecânica da fratura Adesivo estrutural Juntas adesivas Juntas em degrau Ensaios mecânicos Finite element method Cohesive zone models Fracture mechanics Structural adhesive Adhesive joints Stepped-lap joint Mechanical tests
Ano:	2019
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

Descrição
Resumo:	O uso de ligações adesivas tem aumentado significativamente nos últimos anos e é nos dias de hoje uma técnica de ligação predominante na indústria aeronáutica e automóvel. Este tipo de ligação visa substituir os métodos tradicionais de fixação mecânicos na união de estruturas. A melhoria ao longo dos anos dos vários modelos de previsão de dano, nomeadamente através do Método de Elementos Finitos (MEF), tem contribuído para o desenvolvimento desta técnica de ligação. Os Modelos de Dano Coesivo (MDC), usados juntamente com o MEF, são uma ferramenta viável para a previsão de resistência de juntas adesivas. Os MDC conciliam critérios da resistência dos materiais para a iniciação do dano e conceitos da mecânica da fratura para a propagação da fenda. Deste modo, existem vários fatores que condicionam o comportamento de uma junta adesiva, bem como a necessidade de avaliar alguns desses principais fatores, tais como o tipo de adesivo (frágil, dúctil ou uma combinação entre as duas propriedades) e geometria da junta, mediante o comprimento de sobreposição (LO). O trabalho realizado tem como principal objetivo avaliar de forma numérica e experimental o desempenho mecânico de juntas adesivas em degrau submetidas a esforços de tração, em função do comprimento de sobreposição (LO). Foram analisadas juntas ligadas com três tipos de adesivos, o adesivo frágil Araldite® AV138, o adesivo com características intermédias Araldite® 2015 e o adesivo dúctil Sikaforce® 7752. Para concretizar estes objetivos, é efetuada uma análise experimental, na qual são testadas diferentes configurações para os vários adesivos,sendo realizada a respetiva análise dos resultados obtidos. Estes resultados experimentais são depois comparados com resultados numéricos obtidos utilizando o software ABAQUS®, recorrendo a um módulo integrado de MDC. Dos resultados numéricos obtidos é realizado um estudo das tensões de arrancamento (σy) e de corte (τxy) na camada adesiva. No estudo por MDC, é também avaliada a variável de dano SDEG (stiffness degradation) em função de LO, que permite observar a degradação da camada adesiva desde o inico de aplicação da carga até à rotura completa, apresentando-se depois comentários dos resultados obtidos. Com o estudo em questão, percebe-se que o tipo de adesivo usado tem grande influência na resistência das juntas, uma vez que o adesivo frágil apresenta melhor desempenho para LO menores, enquanto para adesivos dúcteis são obtidas maiores capacidades de carga para LO maiores, já que os adesivos dúcteis tem um maior capacidade de distribuição das tensões que se desenvolvem ao longo do adesivo. De salientar que os MDC foram uma ferramenta precisa na determinação do comportamento das diferentes juntas.