Abstract

Abstract

En este trabajo se presenta y valida numéricamente un novedoso procedimiento de extrapolación para predecir las leyes cohesivas de uniones adhesivas en modo I y II.

En primer lugar, partiendo de los métodos de reducción de datos basados en la variación de la flexibilidad recientemente propuestos para extraer las leyes cohesivas, se definen nuevas expresiones factorizadas con respecto a la carga aplicada y a los espesores de adhesivo y adherente de la flexibilidad (C0i), la Integral–J (J0i) y el desplazamiento de la punta de la grieta (Δ0i) para cada modo de fractura.

Suponiendo que todos los efectos asociados al daño se incluyen en la longitud de grieta equivalente, y de acuerdo con las expresiones polinómicas de J0i, C0i y Δ0i con respecto a la misma, se obtienen relaciones invariantes entre J0i-C0i y Δ0i-C0i para cualquier relación de espesores adhesivo-adherente de un sistema material y configuración de ensayo determinados, tanto en modo I como en modo II.

Por último, se presenta un procedimiento de extrapolación basado en las curvas calibradas J0i-C0i y Δ0i-C0i, que permite estimar las leyes cohesivas para un amplio rango de relación de espesores adhesivo-adherente de un sistema material dado procesando únicamente la curva carga-desplazamiento del ensayo.

Abstract

Finite element modelling of adhesive joints has been analysed in this work, applying the results and conclusions of the design process of a multi-material base of an elevator. The main approach of the study has been the modelling of the adhesive joint, different parameters and its application in complex models. For that purpose, a case study has been carried out in a simply supported plate model. Several modelling techniques have been analysed and design recommendations have been proposed. Characterization of composite materials and adhesives has also been studied, given the fact that the anisotropy of the composites is an additional difficulty in the Finite Element Analysis. Having the real properties of these materials is a very important factor for efectiveness in terms of economical and computational cost. The correlation of simulation and experimental results has been analysed in the practical case study and the contribution of the adhesive modelling has been studied. To conclude, the importance of the material characterization and the sensitiveness to the variation of their properties are to be mentioned. The work offers the designer several recommendations on adhesive joint modelling as well as parameters that might affect the analysis of a structure that contains adhesive bonding.