Título

   ESTUDO DO EFEITO DA ESPESSURA ADESIVA EM JUNTAS DE CISALHAMENTO SIMPLES COLADAS COM ADESIVO ESTRUTURAL

Orientador(a)

    Prof. Ranulfo Martins Carneiro Neto.

Resumo

   A utilização de juntas coladas vem se tornando cada vez mais uma alternativa promissora face aos tradicionais sistemas de fixação mecânica seja por soldagem, parafusos e porcas ou rebites. Isso é decorrente, dentre outros fatores, da redução do peso da estrutura, da facilidade em juntar materiais similares ou não similares, e distribuição mais uniforme dos carregamentos. Para que as juntas coladas sejam projetadas com confiabilidade é essencial entender o estado de tensões na interface entre o material a ser colado (aderente) e o adesivo estrutural, o que permite avaliar a resistência mecânica do conjunto. A finalidade deste trabalho é, portanto, realizar experimentos com juntas de cisalhamento simples com corpos de prova de aço carbono ASTM A36 de acordo com as dimensões definidas na norma ASTM D1002, utilizando o adesivo estrutural ARC 858 com três espessuras adesivas distintas: 0,4 mm, 0,8 mm e 1,5mm. Em cada grupo de espessura descrito são analisados os experimentos em comparação com a análise numérica. Para a modelagem numérica em elementos finitos, algumas propriedades dos materiais precisam ser medidas em experimentos, em especial as energias críticas de fratura em modo I e II (normal e tangencial). Assim, também foram realizados os ensaios DCB (Double Cantilever Beam) e ENF (End Notch Flexure), utilizando para ambos o método CBBM (Compliance Based Beam Method) para o cálculo das energias críticas de fratura 𝐺􀯂􀮼 e 𝐺􀯂􀯂􀮼 . Procedeu-se com a utilização do modelo de dano coesivos (MDC) juntamente com simulações do software ABAQUS para modelar o crescimento do dano nas juntas. Os resultados finais indicam que os modelos de dano coesivo são mais adequados para as menores espessuras de 0,4mm e 0,8mm, onde houve boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais. Além disso foram realizados estudos de dois modelos analíticos distintos e, então, comparados os resultados com o experimental e numérico.

Abstract

   The usage of bonded joint is increasing as an alternative way of mechanical joining such as weld, bolt and nut or rivets. This occurs, besides other aspects, because of the reduce in weight, facility of joining both different or same materials and more distributed stresses along the adhesive. To design the bonded joints with more reliability it is essential to understand stresses states between the material and the adhesive. The aim of this study is to join ten specimens with carbon steel ASTM A36 according to ASTM D1002 dimensions and bonded with ARC 858 structural adhesive with three different thickness: 0,4mm, 0,8mm and 1,5mm. In each thickness group the experimental results are compared with the numerical simulation. To simulate with Finite Elements some materials properties needed to be measured with experiments, especially the critical fracture energies in mode I and II (normal and tangential). To do that the DCB (Double Cantilever Beam) and ENF (End Notch Flexure) were performed using, for both, the CBBM (Compliance Based Beam Method) in order to determine the 𝐺􀯂􀮼 and 𝐺􀯂􀯂􀮼 . The joints were modelled numerically using the CZM (Cohesive Zone Model) in ABAQUS software. The final results indicate that the CZM are more adequate for the smaller thicknesses of 0,4mm and 0,8mm, which had good agreement between the numerical simulation and experimental results. Besides that, two different analytical models were studied and the results were compared with the experimental and numerical ones.

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