Fractura de juntas coladas

Abstract

As juntas coladas têm actualmente um vasto campo de aplicações, que vai desde a indústria das embalagens até à exigente indústria aeronáutica. No entanto, a inexistência de critérios de dimensionamento rigorosos constitui ainda um obstáculo importante à generalização de aplicações estruturais. O objectivo principal deste trabalho foi por isso avaliar os factores que mais influenciam a resistência de juntas coladas de sobreposição. Para tal, foram realizados diversos ensaios de juntas de chapas de aço inoxidável, coladas com dois adesivos epoxídicos e com um adesivo acrílico. O programa de trabalho incluiu ensaios de fractura de modo I “Double Cantilever Beam”, ensaios de tracção de juntas de sobreposição simples, bem como ensaios de juntas de sobreposição dupla à tracção e à compressão. A espessura das chapas e os comprimentos de sobreposição foram variáveis e, em alguns casos, foram criados deliberadamente defeitos nas extremidades dos provetes. A comparação entre as simulações numéricas por Elementos Finitos e os resultados experimentais permitiu concluir que o nível de tensões de tracção nos bordos é o principal factor que afecta a resistência das juntas. Isto exige o desenvolvimento de critérios de rotura que tenham em conta a natureza local da resistência do adesivo, em virtude do pequeno volume de material sujeito às tensões críticas. Verificou-se também que, quando expressas em função do comprimento de sobreposição efectivo, descontado das fendas, as resistências eram geralmente pouco sensíveis à presença de defeitos.

Adhesive joints are nowadays widely used in fields ranging from packaging to aeronautics. Nevertheless, the absence of accurate failure criteria remains an important obstacle that often prevents the use of adhesive joints in structural applications. The main objective of the present work was to evaluate the most relevant factors that affect the strength of adhesive joints. This work focused on stainless steel joints, bonded with two epoxy and one acrylic adhesives. The test programme included Mode I Double Cantilever Beam fracture tests, lap-shear tensile tests single-lap joints, as well as lapshear tensile and compressive tests on double-lap joints. The adherend thickness and joint overlap lengths were varied, while, in some cases, defects were deliberately inserted near the bondline edges. The comparison between Finite Element and experimental results showed that the strength of adhesive joints was essentially dependent on the level of nearthe- edge peel stresses. Therefore, “in-situ” strength based criteria will be necessary to predict the strength of adhesive joints, because of the small volume of material under critical stresses. If expressed in terms of effective overlaps, the joint strengths were, in general, not significantly affected by the presence of near-the-edge defects.