Estudo paramétrico de juntas adesivas curvadas em material compósito

• Autor(a) principal: Correia, João Manuel Carvalho
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/14031
• topic: Juntas adesivas; Juntas curvadas; Material compósito reforçado a fibras de carbono; Adesivos estruturais; Método de Elementos Finitos; Modelos de Dano Coesivo; Adhesive joints; Curved joints; Composite material reinforced with carbon fibers; Structural adhesives; Finite Element Method; Cohesive Zone Models; Construções Mecânicas

Nos dias de hoje, o método de união com recurso a adesivos tem uma presença muito forte nas mais variadas indústrias, sobretudo na aeronáutica, indústria que impulsionou muito fortemente a utilização de juntas adesivas. Este método de união tem muitas vantagens relativamente a métodos mais tradicionais como a soldadura ou a ligação mecânica, entre as quais se destaca a facilidade da aplicação do adesivo, que permite a redução do tempo de fabrico e do custo, assim como uma redução de peso associado à estrutura final, ou o facto de este ser um método muito versátil, que permite a ligação entre diferentes materiais, o que muitas vezes não é possível com os outros métodos de ligação. O mercado de adesivos tem soluções para todos os tipos de ligação, nos quais se podem usar adesivos resistentes e frágeis, como é o caso do Araldite® AV138, ou adesivos menos resistentes, mas dúcteis, como o Araldite® 2015. Têm aparecido também adesivos de poliuretano como o Sikaforce® 7888, que combinam elevada resistência e ductilidade. Esta dissertação compara o desempenho dos três adesivos supracitados em juntas curvadas com substratos de um compósito de matriz epóxida reforçada a fibra de carbono, considerando a modificação dos parâmetros geométricos de comprimento de sobreposição (Lo), espessura dos aderentes (tp) e raio de curvatura dos aderentes (R). Para a previsão da resistência destas juntas foi utilizado o Método de Elementos Finitos (MEF) com o Modelo de Dano Coesivo (MDC), cuja análise recaiu sobre as tensões internas do adesivo, dano correspondente, resistência do adesivo e energia dissipada na rotura. O estudo numérico demonstrou grande influência do parâmetro geométrico tp no comportamento das ligações adesivas, sobretudo na resistência das juntas, onde se verificou que um aumento deste parâmetro provoca uma drástica queda de desempenho da ligação. Verificou-se também que maiores comprimentos de sobreposição causam um aumento global de todas as variáveis de estudo, demonstrando, no entanto, um comportamento logarítmico para todos os casos, o que indica que quanto mais se aumenta o Lo, o ganho de desempenho da junta é cada vez menor. Relativamente ao tipo de adesivo, as juntas unidas com o Sikaforce® 7888 demonstraram ter o melhor desempenho, seguidas de perto pelo adesivo Araldite® 2015. O adesivo AV138 demonstrou ter um desempenho relativamente inferior aos outros dois, com comportamentos muito constantes, independentemente da variação dos parâmetros de controlo.