Análise de Juntas Coladas Utilizando Métodos de Elementos de Contorno

Referencia Apresentador Autores
(Instituição)
Resumo
s-020
Alícia Maria Pinheiro Pinheiro, A.M.(Instituto Federal de São Paulo); Silva, W.J.(Instituto Federal de São Paulo); Paiva, W.P.(Instituto Federal de São Paulo); Sollero, P.(Universidade Estadual de Campinas); A utilização de adesivos para união de componentes estruturais cresceu consideravelmente no decorrer dos últimos anos, nas mais diversas áreas industriais, em especial nas indústrias aeroespacial, automobilística, naval, entre outras. Esse crescimento se deve às vantagens proporcionadas pelos adesivos, quando comparadas aos métodos tradicionais de união tais como juntas soldadas, parafusadas ou rebitadas. Uma das vantagens das juntas coladas sobre as outras alternativas é que estas apresentam melhor transferência e distribuição de tensão entre os aderentes. No entanto sua adequada aplicação requer uma maior compreensão justamente sobre os valores das tensões e como essas são distribuídas na superfície colada. Nas juntas coladas, as regiões de máximas tensões estão concentradas nas extremidades entre o aderente e a superfície da junta, enquanto que a região central permanece com níveis de tensão bem menores. De qualquer forma, é importante ressaltar que, quando se faz a opção pela utilização de juntas coladas em um projeto, a distribuição de tensões na peça como um todo torna-se mais uniforme, quando comparada com as opções parafusadas ou rebitadas. Por conta dessa característica, embora apresente alguns pontos críticos, a utilização de juntas coladas tem apresentado um crescimento constante e, com isso, se tornado uma importante linha de pesquisa para aprimorar suas aplicações. Vários métodos analíticos para análise da tensão em juntas coladas são conhecidos (Volkersen, 1938; Goland e Reissner, 1944; Hart-Smith, 1973; Ojalvo e Eidinoff, 1978; Hart-Smith, 1985; Hart-Smith, 1988), os quais consideram os valores máximos de tensão como critérios de falha. Análises baseadas em falhas por fratura mecânica bem como avaliação de dados experimentais também podem ser empregados. No entanto, geralmente, todos esses casos requerem que esses valores de tensão sejam avaliados para cada configuração específica de junta, considerando materiais, geometria e carga aplicada. Essa particularização pode tornar dispendioso o desenvolvimento de soluções analíticas. O método dos elementos de contornos tem se mostrado uma ferramenta muito eficiente para prever gradiente e concentração de tensão elevados, como os encontrados nas regiões coladas. No entanto, a aplicação do método na análise de juntas coladas ainda é bem escassa. Neste contexto, este artigo apresenta uma implementação do método dos elementos de contorno para calcular tensão e deformação em juntas coladas. Mais especificamente, são calculados os valores das tensões normal (peel) e de cisalhamento na região colada de uma junta simples (single lap joint). Cada uma das partes da junta (aderentes) é modelada utilizando-se a técnica de sub-regiões, com a imposição de condições de continuidade de forças de superfície e deslocamentos na interface. Os resultados deste trabalho serão comparados com resultados analíticos e numéricos encontrados na literatura.
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