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Estudo de juntas adesivas em T através de métodos numéricos
| dc.contributor.advisor | Campilho, Raul Duarte Salgueiral Gomes | |
| dc.contributor.author | Sousa, Ricardo Jorge Carvalho | |
| dc.date.accessioned | 2022-03-10T11:33:00Z | |
| dc.date.available | 2022-03-10T11:33:00Z | |
| dc.date.issued | 2021 | |
| dc.description.abstract | Hoje em dia, as juntas adesivas têm um amplo espectro de aplicações em ambientes industriais e de pesquisa, pelo que a carga máxima de uma junta adesiva (Pmáx) deve ser determinada para garantir a segurança. A Pmáx depende de várias variáveis como o tipo de adesivo, a geometria da junta, as propriedades dos aderentes, entre outras. A primeira parte deste trabalho consiste em prever a Pmáx de juntas adesivas em T através de dois métodos numéricos, o Método de Elementos Finitos (MEF) e o Radial Point Interpolation Method (RPIM) usando o Finite Element and Meshless Method Analysis Software (FEMAS©). Para além disso, foram considerados dois critérios de cedência para o adesivo, o critério de von Mises (vM) e o critério de Drucker-Prager exponencial (DPE), sendo que este último é apresentado em alguma bibliografia como o mais adequado para adesivos dúcteis. Nesta etapa, também foram estudados os efeitos que a espessura de aderente T (tp2) e o tipo de adesivo exercem sobre a Pmáx, e foram avaliados quatro tp2 e considerados três tipos de adesivo (do frágil ao dúctil). A Pmáx foi obtida através de critérios de rotura de tensão ou de deformação aplicados à camada adesiva. Os resultados, como curvas tensão-deformação e Pmáx das juntas adesivas, foram comparados com dados experimentais. Foram ainda investigadas as diferenças na Pmáx e nastensões e deformações que surgem devido ao uso de diferentes critérios de cedência. A segunda etapa testou o efeito que a rigidez do substrato superior tem no comportamento da junta adesiva. Este estudo consiste na variação da distância vertical entre a camada adesiva e a área onde o deslocamento de tração é imposto (free-length - FL). Para esta etapa, os resultados da primeira etapa foram usados para selecionar um critério de cedência para o adesivo. Depois, a Pmáx foi obtida com a metodologia anteriormente mencionada, e os resultados foram usados como referência. Os resultados para cada caso de FL em estudo foram comparados entre si. Na primeira etapa, as juntas com o adesivo frágil não tiveram grandes alterações no valor da Pmáx devido ao critério de cedência ou método numérico. Nas juntas com adesivos dúcteis, o RPIM e o critério de cedência de DPE forneceram as previsões mais próximas dos valores experimentais. No entanto, a previsão é bastante baixa para as juntas com adesivos altamente dúcteis. Na segundo etapa, a redução do FL provocou alterações na distribuição de tensões e deformações, assim como no modo de carregamento (arrancamento para clivagem), o que conduziu ao aumento na Pmáx. Assim, conclui-se que a Pmáx é influenciada pela rigidez da junta adesiva. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Nowadays, adhesive joints have a broad spectrum of applications in industrial and research environments, therefore, joint strength (Pmáx) should be determined for ensuring safety. The Pmáx depend on variables such as adhesive type, joint geometry, substrate properties, among others. The first of this work consists of predicting Pmáx from T-adhesive joints through two numerical methods, the Finite Element Method (FEM) and the Radial Point Interpolation Method (RPIM) using the Finite Element and Meshless Method Analysis Software (FEMAS©). Moreover, two yield criteria were considered for the adhesive, the von Mises (vM) and the Exponent Drucker-Prager (EDP), the latter has been suggested as more suitable for ductile adhesives. In this stage, the effects that the T-substrate thickness (tp2) and adhesive type have on Pmáx were also studied, for this, four tp2 were evaluated and three adhesive types (from brittle to ductile) were considered. Pmáx was determined through stress and strain failure criteria over the adhesive layer. The results like stressstrain curves and Pmáx of the evaluated joints were compared to experimental data. In addition, the differences in Pmáx and stresses and strains due to the choice of yield criterion were investigated. The second stage consists of investigating the effect that the upper substrate's stiffness has on the joint's behaviour. Such effect was studied by varying the vertical distance between the adhesive layer and the area where the traction displacement is imposed (free-length - FL). For this stage, results from stage one were used to select the most suitable yield criterion for each adhesive type. Subsequently, Pmáx was determined using the aforementioned methodology, and the results from stage one were taken as a benchmark. The results for each FL case were grouped and compared against the benchmarks. From the first stage, on those joints bonded with a brittle adhesive, there is no effect on Pmáx from the choice of yield criterion nor from the numerical method. For the joints bonded with ductile adhesives, the meshless method and the EDP yield criterion provided predictions closer to the experimental values. However, there is still an underprediction on those joints bonded with highly ductile adhesives. From the second stage, by reducing the FL the stress and strain distributions changed, as the loading mode did (from peel to cleavage) causing an increase in Pmáx. Consequently, it is concluded that Pmáx is influenced by the stiffness of the joint assembly. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202797317 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/20193 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | pt_PT |
| dc.subject | Adesivos | pt_PT |
| dc.subject | Juntas adesivas | pt_PT |
| dc.subject | Juntas em T | pt_PT |
| dc.subject | Mecânica dos meios contínuos | pt_PT |
| dc.subject | Análise elastoplástica | pt_PT |
| dc.subject | Critérios de rotura | pt_PT |
| dc.subject | Critério de cedência | pt_PT |
| dc.subject | Radial point interpolation method | pt_PT |
| dc.subject | Adhesives | pt_PT |
| dc.subject | Adhesive joints | pt_PT |
| dc.subject | T-Joints | pt_PT |
| dc.subject | Continuum mechanics | pt_PT |
| dc.subject | Elastoplastic analysis | pt_PT |
| dc.subject | Failure criteria | pt_PT |
| dc.subject | Yield criteria | pt_PT |
| dc.subject | Radial point interpolation method | pt_PT |
| dc.title | Estudo de juntas adesivas em T através de métodos numéricos | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Mecânica - Construções Mecânicas | pt_PT |