Adhesively Bonded Joints : Modeling, Simulation and Experimental Characterization

Dans le cadre d'un projet de recherche interne nommé JoSAT (Joint Stress Analysis Tool), Sogeti High Tech a développé depuis 2008 un outil de simulation simplifié d'analyse de joints collés. Cet outil permet d'obtenir à la fois la répartition des efforts internes dans chacun des substrats mais également la répartition des contraintes adhésives le long du recouvrement, tout en ayant l'avantage d'être beaucoup moins chronophage que la méthode des Éléments-Finis (EF). En 2011, cet outil a été étendu de sorte à supporter différents comportements adhésifs non-linéaires sous la forme de relations contrainte-déformation spécifiée par l'utilisateur. Cependant, le champs d'application de cette nouvelle théorie fut démontré comme limitée aux jonctions en simple recouvrement, et dans le cas de faible non-linéarité uniquement. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est double. Premièrement, étendre et valider l'outil d'analyse simplifiée aux cas de comportement non-linéaire adhésif mais également des substrats. Deuxièmement, proposer et développer de nouvelles méthodes visant à caractériser le comportement non-linéaire d'un film adhésif.In the frame of an internal research program called JoSAT (Joint Stress Analysis Tool), SogetiHigh Tech has suggested developing since 2008 a simplified tool for the stress analysis ofadhesively bonded joints. This tool allows for the distribution of both the internal forces anddisplacements in the adherends as well as the adhesive stresses along the overlap to beestimated from specified loads and boundary conditions, and has the advantage of beingextremely time saving compared to conventional Finite Element (FE) analyses.In 2011, this tool was extended to support adhesive material nonlinearities in the form ofspecified adhesive stress-strain evolution laws. However the theory developed wasdemonstrated as valid for the Single-Lap Joint (SLJ) configuration only, and limited to smalllevels of adhesive material nonlinearities. In this context, the objective of the thesis is double. First, extend and validate the simplified tool for the analysis of adhesively bonded joints in the case of nonlinear adhesive as well asadherends stress-strain constitutive behaviors. Then, suggest and develop experimentalprotocols for the characterization of the cohesive properties of thin adhesive layers so that thesimplified tool can be sustained with relevant experimental data in terms of adhesive stressstainconstitutive relationships