Comparação de técnicas analíticas e numéricas para previsão de resistência de juntas adesivas ...

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Comparação de técnicas analíticas e
numéricas para previsão de resistência de
juntas adesivas de sobreposição simples
CARLA CRISTINA RAMOS GUIMARÃES DE SOUSA
Janeiro de 2016
Comparação de técnicas analíticas e numéricas para
previsão de resistência de juntas adesivas de
sobreposição simples
Carla Cristina Ramos Guimarães de Sousa
Dissertação submetida para a obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Mecânica
Instituto Superior de Engenharia do Porto
Departamento de Engenharia Mecânica

29 de dezembro de 2015

Relatório da Unidade Curricular de Dissertação do 2º ano do Mestrado em Engenharia
Mecânica
Candidato: Carla Cristina Ramos Guimarães de Sousa, Nº 1000680, [email protected]
Orientação Científica: Raul Duarte Salgueiral Gomes Campilho, [email protected]

Mestrado em Engenharia Mecânica
Departamento de Engenharia Mecânica

Instituto Superior de Engenharia do Porto

29 de dezembro de 2015

Dedico este trabalho aos meus pais, João e Alda.
Ao meu namorado Pedro e ao Nico.

AGRADECIMENTOS
Agradecimentos
Um especial agradecimento ao meu orientador, Professor Doutor Raul Duarte Salgueiral
Gomes Campilho por todo o tempo disponibilizado, empenho e apoio prestado no contributo
deste trabalho. Ao Professor Doutor Arnaldo Manuel Guedes Pinto pelo auxílio na realização
do trabalho experimental mostrando-se sempre disponível durante a sua execução,
orientando-me em todas as fases do processo.
À minha família, pais, irmã e sobrinho, por todas as horas e momentos de ausência. Por todo
o apoio demonstrado, pelo carinho e motivação sempre que era necessário.
Um agradecimento enorme ao meu namorado, por todo o apoio, ajuda, motivação e incentivo
nas horas mais difíceis e complicadas. Por toda a paciência e força inspiradora que me
permitiu ultrapassar os obstáculos e continuar este trabalho até à sua conclusão.
Aos amigos que me apoiaram e a todos os que directa ou indirectamente contribuíram para
o desenvolvimento do meu trabalho.
vii

RESUMO
Resumo
As juntas adesivas têm vindo a ser usadas em diversas áreas e contam com inúmeras
aplicações práticas. Devido ao fácil e rápido fabrico, as juntas de sobreposição simples (JSS)
são um tipo de configuração bastante comum. O aumento da resistência, a redução de peso
e a resistência à corrosão são algumas das vantagens que este tipo de junta oferece
relativamente aos processos de ligação tradicionais. Contudo, a concentração de tensões nas
extremidades do comprimento da ligação é uma das principais desvantagens. Existem
poucas técnicas de dimensionamento precisas para a diversidade de ligações que podem ser
encontradas em situações reais, o que constitui um obstáculo à utilização de juntas adesivas
em aplicações estruturais.
O presente trabalho visa comparar diferentes métodos analíticos e numéricos na previsão da
resistência de JSS com diferentes comprimentos de sobreposição (L ). O objectivo
O
fundamental é avaliar qual o melhor método para prever a resistência das JSS. Foram
produzidas juntas adesivas entre substratos de alumínio utilizando um adesivo époxido frágil
(Araldite® AV138), um adesivo epóxido moderadamente dúctil (Araldite® 2015), e um
adesivo poliuretano dúctil (SikaForce® 7888). Consideraram-se diferentes métodos
analíticos e dois métodos numéricos: os Modelos de Dano Coesivo (MDC) e o Método de
Elementos Finitos Extendido (MEFE), permitindo a análise comparativa.
O estudo possibilitou uma percepção crítica das capacidades de cada método consoante as
características do adesivo utilizado. Os métodos analíticos funcionam apenas relativamente
bem em condições muito específicas. A análise por MDC com lei triangular revelou ser um
método bastante preciso, com excepção de adesivos que sejam bastante dúcteis. Por outro
lado, a análise por MEFE demonstrou ser uma técnica pouco adequada, especialmente para
o crescimento de dano em modo misto.
Palavras-Chave
Adesivos, Juntas de sobreposição simples, Métodos analíticos, Métodos numéricos,
Elementos Finitos, Modelos de Dano Coesivo, Método de Elementos Finitos Extendido.
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