Utilização do integral-J para medição da tenacidade à fratura de adesivos estruturais em modo misto

• Autor(a) principal: Neves, Luís Filipe Ribeiro
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/16332
• topic: Single-Leg Bending; Ligação adesiva; Mecânica da Fratura; Tenacidade à fratura; Envelope de fratura; Integral-J; Método de Elementos Finitos; Modelos de dano coesivo; Adhesive joint; Fracture mechanics; Fracture toughness; Fracture envelope; J-integral; Finite Element Method; Cohesive zone models

A utilização de juntas adesivas em diversas aplicações oferece vantagens em relação aos métodos tradicionais tais como a soldadura, brasagem, ligações aparafusadas e rebitadas. De facto, as juntas adesivas apresentam uniões mais leves, melhor comportamento na presença de cargas cíclicas ou de fadiga, permitem a ligação de materiais diferentes naturezas e apresentam melhores distribuições de tensões nas zonas unidas. De forma a dimensionar corretamente ligações adesivas, é importante conseguir prever com precisão a sua resistência mecânica e respetivas propriedades de fratura (taxa crítica de libertação de energia de deformação à tração, GIC, e corte, GIIC). Estas propriedades são obtidas com recurso da mecânica da fratura, através de análises energéticas. 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. Como geralmente as solicitações ocorrem em modo misto (tração e corte em simultâneo), é de grande importância a medição das taxas de libertação de energia relativamente a diferentes critérios ou envelopes de fratura. Este trabalho é iniciado tendo por base um estudo experimental, realizado numa dissertação anterior, e um estudo numérico, correspondente à presente dissertação, onde foram modelados provetes Single-Leg Bending (SLB) em juntas onde se aplicaram três tipos de adesivos, de forma a estudar e comparar as suas propriedades de fratura. Numericamente obtiveram-se as curvas carga aplicada vs. deslocamento (P-δ) e aplicouse o modelo do integral-J para redução da taxa de libertação de energia de deformação à tração, GI, e corte, GII. Após esta fase iniciou-se a discussão dos resultados, onde se compararam os resultados numéricos com os resultados experimentais. Os elementos utilizados para comparação foram as curvas P-δ, GI, GII, e o enquadramento de GI e GII nos envelopes de fratura de cada adesivo. Em geral, foi obtida uma concordância bastante boa nos resultados obtidos. Os ensaios numéricos permitiram retratar o comportamento verificado nos ensaios experimentais e validar os critérios de propagação através da análise dos resultados experimentais, comprovando que o integral J é um método eficaz na medição da energia de fratura.