Caractérisation de l'amorçage de fissure dans les assemblages collés : application à l'adhérence moléculaire renforcée

L'adhérence moléculaire est une technique d’assemblage basée sur la mise en contact directe de deux surfaces sans utiliser aucune colle ou produit spécifique à l’interface. Une telle opération nécessite que les surfaces à coller soient suffisamment lisses et qu’elles soient suffisamment rapprochées pour provoquer l’adhérence moléculaire. La caractérisation de la tenue mécanique de ce type d’assemblage par des essais mécaniques classiques de type pelage, clivage ou double cisaillement présentent des dispersions de mesures très importantes.Le premier objectif de ce travail concerne la conception et le développement d’un nouvel essai pour l’analyse de l’amorçage de fissure permettant d’obtenir des résultats moins dispersés que les essais classiques notamment pour des colles fragiles de faible épaisseur comme l’adhésion moléculaire. Seul le mode I a été étudié et un montage de type DCB modifié a été proposé pour étudier l’amorçage pour différentes géométries de bord (homogène, concentration de contrainte élevée, …).Le second objectif se propose, en partant des différents résultats expérimentaux obtenues, de comparer des approches (PSC, CC, MZC) qui permettent de prédire l’amorçage de la fissure pour des colles fragiles et en particulier pour l’adhérence moléculaire. L’idée est de proposer une solution simple aux ingénieurs souhaitant prédire la rupture dans un assemblage collé avec une épaisseur de colle tendant vers zéro.

Direct bonding by molecular adhesion is a bonding technique based on joining two surfaces into direct contact without the use of any adhesives or additional material. Such an operation requires the surfaces that are to be bonded to be sufficiently smooth and for them to be sufficiently close together to allow contact to be initiated. Mechanical characterization of this type of assembly with classical mechanical test as for instance wedge test, cleavage test or double shear test present a highly defects sensitivity on mechanical results.The first objective of this work concerns the design and the development of a new test for the analysis of crack initiation in order to obtain results less dispersed than conventional tests particularly for fragile adhesives with small thickness as molecular bonding. Only the mode I was investigated and an experimental device based on modified DBC classical test is proposed to study crack initiation with different edge geometries (homogeneous, high stress concentration).The second objective proposed, in starting from the different experimental results obtained, to compare some approaches (PSC, CC, MZC) to predict crack initiation for fragile adhesives and in particular for molecular bonding. The idea is to propose a simple methodology for engineers in order to predict fracture in an assembly bonded with an adhesive thickness close to zero.