Analyse et modélisation du comportement d'un adhésif dans un assemblage soumis à sollicitations cycliques de cisaillement

International audienceLes analyses expérimentales et numériques du comportement mécanique d'un adhésif dans un assemblage sont rendues particulièrement difficiles en raison de l'influence des effets de bords. Ces concentrations de contraintes, présentes aux extrémités du joint de colle et près de l'interface, peuvent être à l'origine de l'amorçage de fissures qui peuvent par la suite se propager dans l'adhésif. L'analyse du comportement sur le long terme d'un adhésif est donc rendue assez délicate. Les principales approches développées dans la littérature, concernent la tenue en fatigue d'assemblages collés et sont principalement basées sur la théorie de la propagation d'une fissure dans l'adhésif. Ce papier présente une étude expérimentale et une première modélisation du comportement de l'adhésif destinés à analyser le comportement mécanique d'assemblages collés sous sollicitations cycliques. Un dispositif Arcan modifié, développé précédemment, est utilisé pour analyser le comportement mécanique de l'adhésif sous chargements cycliques en limitant l'influence des effets de bords. Ce dispositif permet de solliciter le joint de colle dans un assemblage en traction, cisaillement, traction-cisaillement et compression-cisaillement. Une première modélisation de type Chase- Goldsmith est également présentée pour décrire le comportement pour une sollicitation de cisaillement

Analyse et modélisation du comportement élasto-viscoplastique d'un adhésif dans un assemblage = Analysis and modeling of the elasto-visco-plastic behaviour of an adhesive in an assembly

National audienceCe papier présente une contribution au développement d'un modèle 2D de comportement d'un adhésif dans un assemblage, partant d'une large base de données expérimentales dans le cas de chargements radiaux monotones. Les résultats expérimentaux ont été obtenus à l'aide d'un dispositif Arcan modifié avec des géométries spécifiques permettant de limiter de manière importante les effets de bords afin d'obtenir des informations fiables sur le comportement non linéaire de l'adhésif étudié (adhésif à base époxy HuntsmanTM, Basel, Switzerland, Araldite® 420 A/B). Ces résultats soulignent que les déformations de l'adhésif sont plus importantes en cisaillement qu'en pelage. Ainsi, un modèle non associé, avec une fonction seuil spécifique a été proposé afin de représenter précisément les observations expérimentales. Comme la distribution des contraintes dans le plan moyen du joint de colle est non uniforme dans l'adhésif pour l'essai Arcan utilisé, des techniques d'identifications inverses utilisant des simulations par éléments finis non linéaires ont été utilisées. D'abord, pour une vitesse de déformation donnée, un modèle élasto-plastique a été proposé. Puis, une extension du modèle à un comportement élasto-viscoplastique a été développée pour un rapport important des vitesses de déformations pour des essais de traction-cisaillement. Les comparaisons avec les données expérimentales sont présentées en utilisant des éléments joints (ou éléments d'interface) qui permettent de réduire de manière significative le coût numérique dans le cas de structures collées caractérisées par de faibles effets de bords

Analysis of the mechanical behaviour of composites and their bonded assemblies under out-of-plane loads using a modified Arcan apparatus

International audienceAdhesively bonded assemblies, unlike riveted or bolted joints, do not require holes, which can lead to large stress concentrations in composites. For this reason adhesive bonding is attracting attention particularly when weight is critical. But failure in adhesively bonded assemblies involving composites is often associated with crack initiation in the adhesive or delamination of the composite plies close to the adhesive joint caused by interlaminar or through-thickness stresses. Such assemblies are often characterized by large stress concentrations, which make the analysis of their behaviour for industrial applications difficult. As the mechanical behaviour of adhesives and of composites are quite complex, a large database of experimental results under various loading conditions is necessary to develop accurate numerical models. Unfortunately, few experimental devices allow out-of-plane loading to be studied, except for specific loadings or by using thick composite specimens which are not always representative of industrial applications. This paper presents the possibilities of an experimental device, using a modified Arcan test, and optimized hybrid bonded assemblies, which limit the influence of edge effects. Some test results, showing the potential of the approach, are presented in the form of failure envelope curves for proportional monotonic out-of-plane loadings. Moreover, some aspects of the influence of low temperature on the mechanical behaviour of hybrid bonded assemblies with composites are analyzed

Numerical study of an arcan tensile compression shear test in dynamic: application to bonded joints

This paper presents a numerical study of the Arcan TCS testing device under dynamic conditions. This test is commonly used to characterize the mechanical behavior of bonded joints subjected to combined quasi-static loadings. In this study, the question of its extensibility to dynamic loadings by the use of an impactor guided in a drop tower is investigated. A dedicated finite element model is built under the plane stress assumption. Stress distributions in the adhesive are analysed trought time ans space for several configurations

Analyses et modélisations du comportement non-linéaire d’assemblages collés

National audienc

Calcul et dimensionnement des assemblages collés

National audienc

Éprouvette de mesure de traction de compression et/ou de cisaillement

Éprouvette de mesure de traction, de compression, et/ou de cisaillement comprenant une première pièce et une deuxième pièce comportant chacune au moins un alésage adapté à coopérer avec des mors d'une machine exerçant des sollicitations mécaniques, tel que la première pièce comporte un premier moyen de support d'un échantillon coopérant avec un deuxième moyen de support d'un échantillon de la deuxième pièce. L'éprouvette de mesure comprend au moins une partie des bords de la première pièce forme un premier plateau d'échantillonnage du premier moyen de support d'un échantillon et qu'au moins une partie des bords de la deuxième pièce forme un deuxième plateau d'échantillonnage du deuxième moyen de support d'un échantillon

Registration method for the analysis of mooring chain links degraded by corrosion and wear

International audienceThe observation of the three-dimensional geometrical evolution of mooring chain links exposed to the marine environment can be achieved by using 3D scanners. Successive surveys make it possible to precisely identify the location, shapes and quantities of material loss by corrosion or fretting in interlink contact areas. However, the comparison is only possible after an alignment of the obtained scans, because they are not expressed in the same reference marks. The usual point cloud alignment algorithms not being adapted to the expected accuracy, the carried out work implements a new algorithm based on the iterative closest point method (ICP). The developed iterative process of alignment, moves the point cloud corresponding to the aged link onto the new link, after detecting and deleting the points located in the areas of localized material losses (pitting corrosion or wear), and after adding an extra layer on the remaining surfaces, of a value corresponding to the loss of material by a generalised corrosion assumed to be constant. The tests carried out on perfect meshes from CAD constructions show a convergence of the alignment process towards a sufficient precision with regard to the work objectives

Analysis of the non linear behaviour of an adhesive in bonded assemblies under shear loadings. Proposal of an improved TAST

WOSInternational audienceThis study deals with improving the performance of bonded structures, particularly for marine applications. In such applications, it is important to analyze the influence of aging on the non-linear behavior of the adhesive in an assembly. The standardized thick adherend shear test (TAST), often used to analyze the full stress-strain curve under shear loading, characteristically has large edge effects. Crack propagation close to the substrate-adhesive interfaces is observed and thus can lead to incorrect analysis of the behavior of the adhesive. This paper presents the development of a modified TAST fixture which gives a more homogeneous adhesive stress state in the adhesive joint and strongly limits edge effects in order to obtain reliable experimental results. A modular assembly using a re-usable support fixture and small samples with machined beaks, which can be cut out of bonded plates or bonded bars, is proposed in order to analyze the behavior of aging bonded assemblies. An optimization of this fixture was introduced, based on numerical analysis of the stress distributions in the adhesive joint taking the influence of the fixture into account. Some experimental results obtained using a prototype of the proposed modified TAST fixture are presented in order to validate the possibilities of this sort of experimental fixture