Estudo paramétrico numérico de juntas tubulares com chanfro sujeitas a esforços de tração

A utilização de ligações adesivas tem vindo a crescer em diversas indústrias e estas contam com inúmeras aplicações devido à sua enorme potencialidade na ligação de materiais. Estas permitem uma boa adaptação na união de superfícies irregulares e são capazes de unir diferentes materiais sem danificar a sua estrutura. Para além destas vantagens, as ligações adesivas permitem também a redução de peso e aumento da resistência estática das estruturas e, quando sujeitas a cargas cíclicas, apresentam uma boa resistência. A junta tubular com chanfro é uma das muitas configurações de junta possíveis e viáveis para diversas aplicações. Este tipo de ligação apresenta vantagens no que concerne à distribuição de tensões mais uniforme, quando comparada com juntas de sobreposição. Por outro lado, a sua execução é complexa, uma vez que exige a maquinação do chanfro. Existe no mercado uma panóplia de adesivos de diferentes propriedades, desde adesivos resistentes e frágeis como o Araldite® AV138, os de resistência e ductilidade média como o Araldite® 2015 e ainda aqueles de elevada ductilidade e resistência moderada como o Sikaforce® 7752. Este trabalho teve como objetivo comparar o desempenho à tração dos três adesivos supracitados em juntas tubulares com chanfro (JTC) de alumínio (AW6082-T651), considerando a variação do ângulo de chanfro (α) desde 45° a 3,43°. Primeiramente, através da comparação de ensaios experimentais e análises numéricas de juntas de sobreposição tubulares (JST) com os mesmos adesivos, foi validada a técnica numérica e respetivos parâmetros coesivos. Foi então realizada a análise numérica de modelos de dano coesivo (MDC) nas JTC para analisar as tensões de arrancamento (σy) e as tensões de corte (τxy) na camada de adesivo. Foi também realizada a análise de resistência das juntas, bem como o estudo da energia dissipada para os diferentes adesivos. Verificou-se que as JTC proporcionam uma distribuição de tensõesτxy bastante uniforme ao longo do comprimento de sobreposição, sendo percetível um ligeiro aumento nas suas extremidades especialmente nos adesivos de menor ductilidade. Verificou-se também, a partir da distribuição de tensões σy, que existem picos mais evidentes nas extremidades do comprimento de sobreposição que vão diminuindo para valores de α menores. A diminuição de α provoca um aumento considerável da resistência das juntas, sendo o adesivo Araldite® AV138 aquele que obteve resistência mais elevada.The use of adhesive joints has been growing in several industries and these have numerous applications due to their enormous potential for bonding materials. These allow a good adaptation when joining uneven surfaces and are capable of joining different materials without damaging their structure. In addition to these advantages, adhesive joints also enable the weight reduction and an increase in the static strength of the structures and, when subjected to cyclic loads, they have good strength. The scarf tubular joint is one of many possible and viable joint configurations for various applications. This type of joint has advantages in terms of a more uniform stress distribution when compared to overlap joints. On the other hand, its execution is complex, since it requires the machining of the scarf. There is a range of adhesives on the market with different properties, from strong and fragile brittle such as the Araldite® AV138, those with medium strength and ductility such as the Araldite® 2015 and even those with high ductility and moderate strength such as the Sikaforce® 7752. This study aimed to compare the tensile performance of the three above mentioned adhesives in tubular scarf joints (TSJ) with aluminium (AW6082-T651), considering the variation of the scarf angle (α) from 45° to 3.43°. Firstly, through the comparison of experimental tests and numerical analysis of tubular overlap joints (TOJ) with the same adhesives, the numerical technique and respective cohesive parameters were validated. A numerical analysis by cohesive zone models (CZM) was then performed on the TSJ to analyse peelstresses (σy) and shear stresses (τxy) in the adhesive layer. The joint strength analysis was also carried out, as well as the study of the dissipated energy for the different adhesives and mentioned conditions. It was found that the TSJ provide a fairly uniform τxy stress distribution along the overlap length, with a slight increase in its edges being noticeable, especially in less ductility adhesives. It was also verified, from the distribution of σy stresses, that there are more evident peaks at the ends of the overlap length that decrease to smaller values of α. The decrease in α causes a considerable increase in the strength of the joints, with the Araldite® AV138 being the one with the highest strength