Estudo numérico da fratura em modo misto de juntas adesivas pelo ensaio Asymmetric Tapered Double-Cantilever Beam

• Autor(a) principal: Nunes, Filipe André Almeida
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/11686
• topic: Asymmetric Tapered Double-Cantilever Beam; Ligação adesiva; Mecânica da fratura; Tenacidade à fratura; Envelope de fratura; Modelo de dano coesivo; Método de elementos finitos; Adhesive joints; Fracture mechanics; Fracture toughness; Fracture envelope; Finite Element Method; Cohesive zone models; Construções mecânicas

Nos últimos anos a utilização de adesivos em aplicações estruturais tem vindo a aumentar bastante, pelo que as ligações adesivas têm substituído os métodos tradicionais de ligação como as ligações aparafusadas, por rebites, soldadura e brasagem. Isto deve-se às muitas vantagens que a utilização de ligações adesivas concede, como permitirem a construção de estruturas mais leves, mais resistentes à fadiga, com menores concentrações de tensões, possibilitarem a ligação de diferentes materiais e concederem um aspeto agradável à ligação. Com a cada vez maior utilização das ligações adesivas em aplicações estruturais torna-se importante conhecer as propriedades mecânicas dos adesivos, e para isso foram desenvolvidos e normalizados vários ensaios que testam adesivos em estado maciço ou aplicado numa junta. Para possibilitar a expansão deste tipo de ligação é importante conseguir prever a resistência da ligação adesiva. Com esta finalidade foram desenvolvidos vários ensaios de caracterização à fratura nos vários modos de fratura, que se baseiam nos conceitos da mecânica da fratura linear elástica para determinar a taxa de libertação de energia de deformação. Neste trabalho é estudado o ensaio Asymmetric Tapered Double-Cantilever Beam (ATDCB). Foram efetuados ensaios experimentais com três adesivos com diferente ductilidade, o adesivo Araldite® AV138, Araldite® 2015 e o adesivo SikaForce® 7752. São apresentados os resultados na forma de curvas P-δ e curvas-R para cada provete testado e contruídos os envelopes de fratura de cada adesivo, o que permitiu determinar o critério de propagação em modo misto a aplicar nas simulações numéricas. Foi também escolhida a lei coesiva mais adequada para descrever o comportamento dos adesivos e foram realizados ensaios numéricos com estas condições. É apresentada a comparação dos resultados numéricos com os experimentais e analisados de forma a averiguar a validade da lei de dano coesivo e o critério de propagação em modo misto aplicados. É também realizado um estudo numérico da sensibilidade de cada adesivo à variação dos parâmetros GIC, GIIC, tn0 e ts0. Com este trabalho, determinou-se o critério de propagação em modo misto mais adequado para os três adesivos e foi efetuada a respetiva validação numérica.