Investigação de metodologias empregadas para obtenção da taxa de energia de deformação de juntas coladas em modo I e II

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Madureira, Fernando
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: bonded joints; compliance methods; Double Cantilever Beam; end notched flexure; equivalent crack; juntas coladas; Modo I; Modo II; strain energy release rate; taxa de liberação de energia de deformação; trinca equivalente
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18161/tde-05052023-082611/

A existência de técnicas confiáveis para previsão da resistência de uma junta colada contendo uma trinca é essencial para a validação de um projeto estrutural. O conhecimento da distribuição de tensões na camada adesiva, do ponto de vista da Mecânica da Fratura, é fundamental, bem como o conhecimento da taxa de liberação de energia de deformação (Gc) do adesivo, que resumidamente representa a energia necessária para a propagação de uma trinca existente no material. Desta maneira, neste trabalho foi realizada uma investigação dos métodos normatizados em obter a taxa de liberação de energia de deformação de juntas Double Cantilever Beam (DCB) e End Notched Flexure (ENF), respectivamente sob carregamentos submetidos a Modos I e II. Utilizando um modelo computacional como referência foi realizada uma análise crítica para investigar as limitações dos métodos normatizados na previsão dos valores do compliance de juntas DCB, considerando diferentes comprimentos de trincas. Os resultados mostraram que a correção recomendada pela teoria de vigas corrigida para considerar efeitos de cisalhamento transversal não foi adequada em prever o compliance de juntas DCB. A análise crítica mostrou que a abordagem recomendada pela teoria corrigida de vigas (CBT) para se obter o fator de correção Δ utilizando a curva C1/3 versus a experimental, pode resultar na obtenção de grandes valores de Δ e, por consequência, induzir erros nos valores previstos do compliance, e na previsão incorreta do módulo elástico da viga, quando esta é recalculada pela metodologia CBT. Por fim, concluiu-se que a interpretação do fator é mais complexa do que apenas uma correção para o comprimento da trinca, e sua obtenção deve ser, quando possível, estimada analiticamente. Como considerações relevantes, deve-se ter ciência de que o comprimento de trinca é o fator mais crítico ao se avaliar o compliance e GIc de uma junta DCB. Desta maneira, a utilização de uma trinca equivalente, obtida através do compliance experimental, pode simplificar os cálculos da taxa de liberação de energia de deformação de juntas DCB submetidas ao Modo I, entretanto, se torna menos eficiente quando utilizada em ensaios submetidos ao Modo II. De acordo com o exposto, constata-se que, apesar dos ensaios em Modo I e II serem relativamente simples, os fatores envolvidos para obtenção adequada das propriedades de fratura de uma junta adesiva são bem mais complexos, desta maneira, a influência de suas variáveis podem ser melhor compreendidas através do estudo realizado neste trabalho.