Modelação numérica de juntas adesivas estruturais com adesivos reforçados com microfibras de vidro

A tecnologia de ligação através de adesivos estruturais permite a solução de certos problemas associados às técnicas mais tradicionais, tais como as ligações aparafusadas ou rebitadas, soldadura, entre outras. Várias indústrias têm beneficiado deste método de união, como a área do calçado, construção civil ou automóvel. Além destas, a indústria aeronáutica tem sido a principal promotora do desenvolvimento de juntas adesivas estruturais. De facto, existem vários aspetos que fazem com que esta técnica possa ter uma maior aceitação, desde a redução do peso, possibilidade de unir diferentes materiais e, mais especificamente, um melhor comportamento à fadiga ou sob cargas cíclicas. Por serem amplamente utilizados, torna-se obrigatório conhecer certas variáveis inerentes aos adesivos, tais como a tenacidade à tração (GIC) e ao corte (GIIC). Este trabalho abrange a modelação numérica do comportamento de juntas adesivas estruturais com adesivos reforçados com microfibras de vidro. As juntas adesivas estão sujeitas, principalmente, a tensões de corte e arrancamento, podendo sofrer variações consideráveis ao longo do comprimento de sobreposição. Desta forma, é necessário prever o comportamento das tensões por métodos numéricos. Realizaram-se os ensaios Double-Cantilever Beam (DCB) e End-Notched Flexure (ENF) para a caracterização à tração e ao corte, respetivamente, pretendendo-se assim a conceção de leis coesivas do adesivo com variadas concentrações de microfibras de vidro. Estas leis serão utilizadas em modelos numéricos usando Modelos de Dano Coesivo (MDC), para a previsão do comportamento e resistência das juntas adesivas. O estudo incide no efeito que a adição de microfibras de vidro possa ter na variação de GIC e GIIC do adesivo em questão, ou seja, o SikaForce® 803. São analisados os resultados de parâmetros como a força máxima (Pmáx), o deslocamento máximo (δmáx) e o deslocamento da força máxima (δPmáx). As concentrações mássicas de fibra de vidro consideradas são 0%, 0,15%, 0,35% e 0,55%. Posteriormente, realizou-se uma análise da sensibilidade de parâmetros coesivos com o objetivo de perceber a influência que estes possam ter sobre o comportamento dos modelos numéricos em questão. Após a obtenção das curvas numéricas P-δ e respetiva comparação com as curvas experimentais, observou-se que estas revelavam uma aproximação razoável. Mais pormenorizadamente, os valores obtidos através do MDC triangular exibiram uma rigidez bastante semelhante aos valores obtidos através dos ensaios experimentais (especialmente o ensaio DCB), juntamente com Pmáx e δΡmáx.Joining with structural adhesives allows for the solution of certain problems associated with more traditional techniques, such as fastened, riveted, or welded joints, among others. Several industries have benefited from this joining method, such as the footwear, civil engineering, or automotive sectors. In addition to these, the aeronautical industry has been the main promoter of the development of structural adhesive joints. In fact, there are several aspects that make this technique more accepted, from weight reduction, possibility of joining different materials and, more specifically, a better fatigue behavior or under cyclic loads. As they are widely used, it is mandatory to know certain variables inherent to adhesives, such as the tensile (GIC) and shear fracture toughness (GIIC). This work covers the numerical modeling of the behavior of structural adhesive joints with adhesives reinforced with glass microfibers. Adhesive joints are mainly subjected to shear and peel stresses, which may undergo considerable variations along the overlap length. Thus, it is necessary to predict the behavior of the stresses by numerical methods. The Double-Cantilever Beam (DCB) and End-Notched Flexure (ENF) tests were carried out for the characterization of tensile and shear behaviour, respectively, aiming at the design of cohesive laws of the adhesive with varied concentrations of glass microfibers. These laws will be used in numerical models using Cohesive Zone Models (CZM) to predict the behavior and strength of adhesive joints. The study focuses on the effect that the addition of glass microfibers may have on the variation of GIC and GIIC of the adhesive in question, i.e., SikaForce® 803. The results of parameters such as maximum load (Pmax), maximum displacement (δmax) and displacement at maximum load (δPmax) are analyzed. The considered fiberglass mass concentrations are 0%, 0.15%, 0.35% and 0.55%. Subsequently, a sensitivity analysis of the cohesive parameters was carried out in order to understand the influence they may have on the behavior of the numerical models in question. After obtaining the numerical P-δ curves and comparing them with the experimental curves, it was found that these showed a reasonable approximation. In more detail, the values obtained by the triangular MDC exhibited a quite similar stiffness to the values obtained by the experimental tests (especially the DCB test), together with Pmax and δΡmax