Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carneiro Neto, Ranulfo Martins
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13837
Resumo: The metallic materials union using structural adhesives has become an increasingly used process and is preferable to other fastening methods such as screws and rivets in various applications, due the advantages offered by their application. The main benefits of bonded joints are the more uniform distribution of stresses, reduction of structure weight, greater resistance to fatigue, besides being a cold work. This work made a numerical and experimental bonded joints analysis with carbon steel substrates and ARC 858 adhesive in two configurations: single lap joint and combined loading joint. The ARC 858 critical fracture energies (𝐺IC e 𝐺IIC ) were measured by the DCB (double cantilever beam) and ENF (end notch flexure) tests, respectively, and the CBBM (compliance based beam method) method was used to measure the energies. Knowing the critical fracture energies and other properties of the ARC 858, measured by destructive tests, the numerical analysis of the bonded joints was done using the cohesive zone models (CZM), which allow the damage growth simulation in structures, used together with the finite element method through commercial software Abaqus. The experiments considered the bonded area variation, both the joint length and width being modified, as well as the adhesive layer thickness variation for the combined loading joints. In addition, specimens glued together for about seven years ago were tested, and the results were compared in one of the configurations with newly bonded specimens. The experiments were modeled using the finite element method, obtaining good agreement with the experimental results. Considering joints with the same bonded area, in general the analysis confirmed the preference for larger widths in the single lap joints, and higher heights in the combined loading joint. The mechanical strength of the combined loading joints glued about seven years ago was close to the newly bonded joints, considering the same configuration.
id UERJ_857e9236a4d7f9bd966f03744b2af07a
oai_identifier_str oai:www.bdtd.uerj.br:1/13837
network_acronym_str UERJ
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
repository_id_str 2903
spelling Assis, Joaquim Teixeira dehttp://lattes.cnpq.br/7307238902576135Sampaio, Eduardo Martinshttp://lattes.cnpq.br/5287753115270913Knupp, Diego Camposhttp://lattes.cnpq.br/1743826010794846Souza, Mauro Carlos Lopeshttp://lattes.cnpq.br/2331077309414648http://lattes.cnpq.br/3989917171836040Carneiro Neto, Ranulfo Martins2021-01-07T14:42:32Z2017-10-272017-08-28CARNEIRO NETO, Ranulfo Martins. Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado. 2017. 159 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2017.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13837The metallic materials union using structural adhesives has become an increasingly used process and is preferable to other fastening methods such as screws and rivets in various applications, due the advantages offered by their application. The main benefits of bonded joints are the more uniform distribution of stresses, reduction of structure weight, greater resistance to fatigue, besides being a cold work. This work made a numerical and experimental bonded joints analysis with carbon steel substrates and ARC 858 adhesive in two configurations: single lap joint and combined loading joint. The ARC 858 critical fracture energies (𝐺IC e 𝐺IIC ) were measured by the DCB (double cantilever beam) and ENF (end notch flexure) tests, respectively, and the CBBM (compliance based beam method) method was used to measure the energies. Knowing the critical fracture energies and other properties of the ARC 858, measured by destructive tests, the numerical analysis of the bonded joints was done using the cohesive zone models (CZM), which allow the damage growth simulation in structures, used together with the finite element method through commercial software Abaqus. The experiments considered the bonded area variation, both the joint length and width being modified, as well as the adhesive layer thickness variation for the combined loading joints. In addition, specimens glued together for about seven years ago were tested, and the results were compared in one of the configurations with newly bonded specimens. The experiments were modeled using the finite element method, obtaining good agreement with the experimental results. Considering joints with the same bonded area, in general the analysis confirmed the preference for larger widths in the single lap joints, and higher heights in the combined loading joint. The mechanical strength of the combined loading joints glued about seven years ago was close to the newly bonded joints, considering the same configuration.A junção de materiais metálicos utilizando adesivos estruturais têm se tornando um processo cada dia mais utilizado, sendo preferível a outros métodos de fixação como parafusos e rebites em diversas aplicações devido as vantagens oferecidas pela sua aplicação. Destacam-se como principais benefícios das juntas coladas a distribuição mais uniforme de tensões, redução do peso da estrutura, maior resistência a fadiga, além de ser um trabalho realizado a frio. Nessa dissertação foi feita uma análise numérica e experimental de juntas coladas com substratos de aço carbono e adesivo ARC 858 em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado. As energias críticas de fratura (𝐺IC e 𝐺IIC)do adesivo estrutural ARC 858 foram medidas através dos ensaios DCB (Double cantil ever beam) e ENF (end notch flexure), respectivamente, sendo utilizados em ambos ensaios o método CBBM (compliance based beam method) para medição das energias. Com as energias críticas de fratura e demais propriedades do ARC 858, medidas através de ensaios destrutivos, procedeu-se com a análise numérica das juntas coladas, recorrendo-se aos modelos de danos coesivos (MDC), os quais permitem a simulação do crescimento do dano em estruturas, utilizados juntamente com o método dos elementos finitos através do software comercial Abaqus. Os experimentos consideraram a variação da área colada, sendo modificados tanto o comprimento como a largura da junta, além da variação da espessura da camada adesiva para as juntas de carregamento combinado. Adicionalmente, foram rompidos corpos de prova colados há cerca de sete anos, sendo os resultados comparados, em uma das configurações, com corpos de prova recentemente colados. Os experimentos foram devidamente modelados através do método dos elementos finitos, obtendo-se boa concordância com os resultados experimentais. Analisando juntas com mesma área colada, de maneira geral as análises confirmaram a preferência por maiores larguras nas juntas de cisalhamento simples, e por maiores alturas nas juntas de carregamento combinado. A resistência mecânica das juntas de carregamento combinado coladas há cerca de sete anos se mostrou próxima das juntas coladas recentemente, considerando a mesma configuração.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:42:32Z No. of bitstreams: 1 Tese_RanulfoMartinsCarneiroNeto.pdf: 5497198 bytes, checksum: 0a1c26e9e54f3b75719296abc6e5cdfe (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T14:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_RanulfoMartinsCarneiroNeto.pdf: 5497198 bytes, checksum: 0a1c26e9e54f3b75719296abc6e5cdfe (MD5) Previous issue date: 2017-08-28application/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoBonded jointsFinite elementsNumerical modelingSingle lap jointsCombined loading jointJuntas coladasElementos finitosModelagem numéricaJuntas de cisalhamento simplesJunta de carregamento combinadoJuntas (Engenharia)AdesãoJuntas (Engenharia) - Ensaios mecânicosJuntas (Engenharia) - Modelos matemáticosCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAAnálise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinadoNumerical and experimental bonded joints analysis in two configurations: single lap joints and combined loading jointinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALTese_RanulfoMartinsCarneiroNeto.pdfapplication/pdf5497198http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13837/1/Tese_RanulfoMartinsCarneiroNeto.pdf0a1c26e9e54f3b75719296abc6e5cdfeMD511/138372024-02-27 15:26:39.762oai:www.bdtd.uerj.br:1/13837Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:26:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
dc.title.por.fl_str_mv Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Numerical and experimental bonded joints analysis in two configurations: single lap joints and combined loading joint
title Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado
spellingShingle Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado
Carneiro Neto, Ranulfo Martins
Bonded joints
Finite elements
Numerical modeling
Single lap joints
Combined loading joint
Juntas coladas
Elementos finitos
Modelagem numérica
Juntas de cisalhamento simples
Junta de carregamento combinado
Juntas (Engenharia)
Adesão
Juntas (Engenharia) - Ensaios mecânicos
Juntas (Engenharia) - Modelos matemáticos
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado
title_full Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado
title_fullStr Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado
title_full_unstemmed Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado
title_sort Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado
author Carneiro Neto, Ranulfo Martins
author_facet Carneiro Neto, Ranulfo Martins
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Assis, Joaquim Teixeira de
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7307238902576135
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Sampaio, Eduardo Martins
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5287753115270913
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Knupp, Diego Campos
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1743826010794846
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Souza, Mauro Carlos Lopes
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2331077309414648
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3989917171836040
dc.contributor.author.fl_str_mv Carneiro Neto, Ranulfo Martins
contributor_str_mv Assis, Joaquim Teixeira de
Sampaio, Eduardo Martins
Knupp, Diego Campos
Souza, Mauro Carlos Lopes
dc.subject.eng.fl_str_mv Bonded joints
Finite elements
Numerical modeling
Single lap joints
Combined loading joint
topic Bonded joints
Finite elements
Numerical modeling
Single lap joints
Combined loading joint
Juntas coladas
Elementos finitos
Modelagem numérica
Juntas de cisalhamento simples
Junta de carregamento combinado
Juntas (Engenharia)
Adesão
Juntas (Engenharia) - Ensaios mecânicos
Juntas (Engenharia) - Modelos matemáticos
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.por.fl_str_mv Juntas coladas
Elementos finitos
Modelagem numérica
Juntas de cisalhamento simples
Junta de carregamento combinado
Juntas (Engenharia)
Adesão
Juntas (Engenharia) - Ensaios mecânicos
Juntas (Engenharia) - Modelos matemáticos
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description The metallic materials union using structural adhesives has become an increasingly used process and is preferable to other fastening methods such as screws and rivets in various applications, due the advantages offered by their application. The main benefits of bonded joints are the more uniform distribution of stresses, reduction of structure weight, greater resistance to fatigue, besides being a cold work. This work made a numerical and experimental bonded joints analysis with carbon steel substrates and ARC 858 adhesive in two configurations: single lap joint and combined loading joint. The ARC 858 critical fracture energies (𝐺IC e 𝐺IIC ) were measured by the DCB (double cantilever beam) and ENF (end notch flexure) tests, respectively, and the CBBM (compliance based beam method) method was used to measure the energies. Knowing the critical fracture energies and other properties of the ARC 858, measured by destructive tests, the numerical analysis of the bonded joints was done using the cohesive zone models (CZM), which allow the damage growth simulation in structures, used together with the finite element method through commercial software Abaqus. The experiments considered the bonded area variation, both the joint length and width being modified, as well as the adhesive layer thickness variation for the combined loading joints. In addition, specimens glued together for about seven years ago were tested, and the results were compared in one of the configurations with newly bonded specimens. The experiments were modeled using the finite element method, obtaining good agreement with the experimental results. Considering joints with the same bonded area, in general the analysis confirmed the preference for larger widths in the single lap joints, and higher heights in the combined loading joint. The mechanical strength of the combined loading joints glued about seven years ago was close to the newly bonded joints, considering the same configuration.
publishDate 2017
dc.date.available.fl_str_mv 2017-10-27
dc.date.issued.fl_str_mv 2017-08-28
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-01-07T14:42:32Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv CARNEIRO NETO, Ranulfo Martins. Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado. 2017. 159 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2017.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13837
identifier_str_mv CARNEIRO NETO, Ranulfo Martins. Análise numérica e experimental de juntas coladas em duas configurações: junta de cisalhamento simples e junta de carregamento combinado. 2017. 159 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2017.
url http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13837
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
dc.publisher.initials.fl_str_mv UERJ
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
instname_str Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron_str UERJ
institution UERJ
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
bitstream.url.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13837/1/Tese_RanulfoMartinsCarneiroNeto.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 0a1c26e9e54f3b75719296abc6e5cdfe
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
repository.mail.fl_str_mv bdtd.suporte@uerj.br
_version_ 1792352324602036224