Previsão da resistência de juntas adesivas em L entre alumínio e material compósito pelo método de elementos finitos extendido

A tecnologia de ligações adesivas é um método de ligação cada vez mais utilizado na conceção de estruturas mecânicas já que apresenta diversas vantagens em comparação com os métodos de ligação tradicionais. A facilidade de fabricação, menor custo, redução de peso, possibilidade de unir diferentes materiais e redução de concentração de tensões são algumas das vantagens que esta técnica apresenta. Um outro tipo de tecnologia emergente na atualidade é a conceção e utilização de materiais compósitos. Por exemplo, os materiais compósitos reforçados com fibra de carbono são bastante utilizados em aplicações que requerem elevada resistência e rigidez específicas, como é o caso da indústria automóvel e aeronáutica. Este tipo de materiais pode ser combinado com metais ou plásticos trazendo vantagens no projeto de estruturas. É, por exemplo, neste tipo de aplicações que os adesivos, que variam desde rígidos e frágeis (por exemplo, Araldite® AV138) a altamente dúcteis e flexíveis (por exemplo, SikaForce® 7752), são fundamentais. Este trabalho tem como objetivo o estudo de juntas adesivas em L entre componentes de alumínio e compósito de carbono-epóxido quando sujeitas a esforços de arrancamento, considerando uma variação da espessura do aderente em L (tP2) e adesivos de ductilidade distinta. O estudo foi realizado através de uma análise numérica segundo os critérios baseados em tensões e deformações do Método de Elementos Finitos Extendido (MEFX), que foi validada com valores experimentais fornecidos anteriormente. A análise numérica permitiu o estudo da distribuição de tensões, do efeito do critério de iniciação de dano, do efeito da lei de propagação e também da resistência das juntas. A análise por MEFX revelou que este método é bastante preciso utilizando o critério de iniciação QUADS e a lei de propagação triangular. Foi evidenciado que a geometria do aderente em L e o tipo de adesivo são os parâmetros mais importantes para a resistência de junta.The adhesive bonding technology is an increasingly common bonding method in the design of mechanical structures since it presents several advantages in comparison with more traditional bonding methods. The easier manufacturing, lower cost, weight reduction, capability of bonding different materials and stress reduction are some of the advantages that this technique presents. Another type of emergent technology is the conception and use of composite materials. For instance, carbon fiber-reinforced composite materials are widely used in applications that require high specific strength and stiffness, such as automotive and aeronautic industries. This type of materials can be combined with metals and plastics bringing advantages in structural design. It is, for example, in this type of applications that adhesives, ranging from stiff and brittle (such as the Araldite® AV138) to highly ductile and flexible (such as the SikaForce® 7752), are fundamental. This work aims to study single-L adhesive joints between aluminum components and carbon-epoxy composites under peeling loads, considering the variation of the L-shaped adherend’s thickness (tP2) and adhesives of distinct ductility. The study was conducted through a numerical analysis by the eXtended Finite Element Method (XFEM) based on stress and strain criteria, which was validated with previously obtained experimental results. The numerical analysis allowed the study of the stress distributions, the effect of the damage initiation criterion, the effect of the propagation law and also the joints’ strength. The XFEM analysis revealed that this method is very accurate when using the QUADS initiation criterion and the triangular propagation law. It was shown that the L-shaped adherend’s geometry and the adhesive type are the most important parameters affecting the joints’ strength