Modelação numérica dos ensaios DCB e TDCB para determinação da tenacidade em tração de adesivos estruturais

As juntas adesivas estão em constante desenvolvimento e expansão. Por isso cada vez mais têm vindo a ser utilizadas nas mais diversas indústrias. Devido a esta evolução, estas têm vindo a substituir os métodos tradicionais de ligação. Este desenvolvimento deve-se muito à evolução que os modelos de dano têm vindo a sofrer ao longo dos anos. Os modelos de dano coesivo (MDC) são uma técnica da mecânica do dano e são aplicados como suplemento na análise pelo Método de Elementos Finitos (MEF), e têm revelado bons resultados em previsões do comportamento de juntas adesivas. Neste trabalho realizou-se um estudo numérico, por MEF e MDC, de forma a realizar ma comparação entre os ensaios DCB e TDCB para a determinação de GIC. Foi efetuado o tratamento de dados experimentais já existentes relativamente aos dois tipos de ensaio e para os três adesivos selecionados. O principal objetivo deste trabalho consistiu na modelação numérica dos referidos ensaios no sentido de reproduzir os resultados experimentais obtidos e avaliar a adequabilidade de cada método de redução na determinação de GIC. Esta comparação foi realizada através da comparação das curvas força-deslocamento (P-δ) experimentais e numéricas. Após a obtenção das curvas P-δ foi realizado um estudo de sensibilidade para averiguar a influência dos parâmetros tn 0 e GIC no comportamento dos modelos numéricos DCB e TDCB. Através dos resultados obtidos pelo estudo numérico, foi possível verificar que as curvas P-δ por este obtidas reproduzem satisfatoriamente as curvas experimentais. Com a realização do estudo de ensibilidade, observou-se que o parâmetro GIC é o parâmetro que mais influencia as curvas P-δ e que o parâmetro tn 0 apenas tem influência na rigidez antes do pico.

Adhesive joints are in constant development and expansion, so they are being increasingly used in various industries. Because of this evolution, they are now replacing traditional joining methods. This development owes much to the evolution that damage models have been suffering over the years. Cohesive zone models (CZM) are a damage mechanics technique and are applied as a supplement to the analyses by the Finite Element Method (FEM), and have shown good results in joints’ behavior predictions. In this work, a numerical study by finite element method was carried out to make a comparison between the DCB and TDCB tests to estimate the value of GIC. A treatment of experimental data existing for the two types of test and selected three adhesives was undertaken. The main objective of this work is the numerical modeling of the tests in order to reproduce the experimental results and evaluate the suitability of each method in determining GIC. This comparison was made by comparing the experimental and numerical P-δ curves. After obtaining the P-δ curves, a sensitivity analysis was performed to investigate the influence of the parameters tn 0 and GIC on the behavior of the numerical DCB and TDCB models. With the results obtained by the numerical study, it was possible verify that the obtained P-δ curves satisfactorily reproduce the experimental curves. With the sensitivity study, it was observed that the parameter GIC is the one that most influences the P-δ curve, while the parameter tn 0 only affects the stiffness before the peak.