Comparação experimental e numérica por modelos de dano coesivo de diversos tipos de juntas adesivas

Existem variados factores que condicionam o comportamento de uma junta adesiva, e existe também a necessidade de avaliar alguns desses principais factores, nomeadamente, o tipo de adesivo (frágil, dúctil ou um compromisso entre as duas propriedades) e geometria da junta, em função comprimento de sobreposição (L0). Os principais objectivos deste trabalho é efectuar um estudo comparativo envolvendo diversas geometrias de junta, usando vários adesivos com diferentes características, e verificar qual o tipo de adesivo que mais se adequa a determinada geometria de junta. Para tal, foram escolhidas as geometrias de junta de sobreposição simples (JSS), junta de sobreposição dupla (JSD), junta em degrau e junta de chanfro interior, a ser testadas com os adesivos Araldite® AV138, Araldite® 2015 e o Sikaforce® 7752. Para concretizar estes objectivos, é efectuada uma análise experimental, na qual são testadas as diferentes configurações para os vários adesivos é realizada a respectiva 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 (Modelos de dano coesivo). Dos resultados numéricos obtidos é realizado um estudo das tensões de arrancamento (σy) e de corte (Ƭxy) na camada adesiva. No estudo por MDC, é também avaliada a variável de dano SDEG (Stiffness degradation) em função de L0, 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 este trabalho, concluiu-se que a configuração óptima de junta depende de forma significativa do tipo de adesivo que está a ser utilizado, de tal forma que adesivos menos resistentes e dúcteis, são mais adequados para geometrias de junta que apresentem grandes variações de tensão, enquanto adesivos mais resistentes, mas frágeis, são recomendados para geometrias de junta com tensões mais uniformes.There are several factors that influence the behaviour of an adhesive joint, and there is a need to evaluate some of these main factors, namely the type of adhesive (brittle, ductile or a compromise between the two properties) and joint geometry as a function of the overlap length (L0). The main objectives of this work are to carry out a comparative study involving several joint geometries using various adhesives with different characteristics and to check which type of adhesive is most suitable for a particular joint geometry. For this purpose, single-lap joints (SLJ), double-lap joints (DLJ), stepped joints and scarf joints were chosen for testing with Araldite® AV138, Araldite® 2015 and Sikaforce® 7752. In order to achieve these objectives, an experimental analysis is carried out, in which the different configurations for the various adhesives are tested and the respective analysis of the results is carried out. These experimental results are then compared with numerical results obtained using ABAQUS® software with an integrated cohesive zone modelling (CZM) module. From the obtained numerical results, a study of peel (σy) and shear (Ƭxy) stresses in the adhesive layer is carried out. In the CZM study he SDEG (Stiffness degradation) damage variable as a function of L0 is also analysed, which allows to observe the degradation of the adhesive layer from the beginning of load application until complete failure, with further discussion of the results. With this work, it was concluded that the optimal joint configuration depends significantly on the type of adhesive being used, such that less resistant and ductile adhesives are more suitable for joint geometries that exhibit large stress variations, while stronger but more brittle adhesives are recommended for joint geometries with more uniform stresses