Desarrollo de modelos para el cálculo de uniones estructurales con adhesivos flexibles

Abstract

The use of adhesive joints in industrial structural applications is currently growing. Nevertheless, the designing process is still a challenge for engineers because there is a lack of effective models to predict their behaviour. In particular, the use of flexible adhesives has been become a trend in the industry because of the advantages that they offer, and many research are ongoing in order to develop effective analytical models for its design. Current models, which are developed for compressible rigid adhesives, are unable to accurately predict the behaviour of flexible adhesives joints with low elastic modulus, incompressibility and large strain to failure. The more advanced analytical models take in account the elasticity of adhesive as a constant distribution and still they do not offer enough precision because they do not consider the influence of the stress state to the stiffness, the influence of the damage and the large deformations present in the adhesive layer.

Les unions adhesives són especialment interessants en aplicacions estructurals i el seu ús ha augmentat notablement en la industria moderna. No obstant, el disseny d’una unió adhesiva segueix essent actualment un repte per als enginyers, doncs no es disposa de models eficaços per a predir el seu comportament. Particularment, la utilització d’adhesius flexibles s’està estenent cada vegada méss degut als avantatges que aquests ofereixen, i actualment s’estan duent a terme nombrosos esforços per obtenir models analítics méss eficaços que permetin poder analitzar-ne el seu comportament. Els models existents, desenvolupats per adhesius compressibles i rígids no son capaços de predir amb precisió el comportament d’unions amb adhesius flexibles, que presenten un mòdul elàstic baix, incompressibilitat i grans deformacions fins a la seva ruptura. Els models analítics més avançats incorporen l’efecte de l’elasticitat de l’adhesiu en la seva formulació com una distribució constant, i com que no tenen en compte aspectes com l’efecte de les tensions sobre la rigidesa de l’adhesiu, la influència del dany i les grans deformacions a la capa de l’adhesiu no són suficientment precisos en la modelització del comportament de la unió.

Las uniones adhesivas son de especial interés en aplicaciones estructurales y su uso ha aumentado notablemente en la industria moderna. Sin embargo, el diseño de uniones adhesivas sigue siendo a día de hoy un reto para los ingenieros que carecen de modelos eficaces para la predicción de su comportamiento. En particular, el uso de adhesivos flexibles se ha convertido en una tendencia en la industria debido a las ventajas que estos ofrecen y se están dedicando numerosos esfuerzos para lograr modelos analíticos más eficaces. Los modelos existentes, desarrollados para adhesivos compresibles rígidos, no son capaces de predecir con precisión el comportamiento de uniones con adhesivos flexibles que presentan bajo módulo elástico, incompresibilidad y grandes deformaciones hasta la rotura. Los modelos analíticos más avanzados incorporan el efecto de la elasticidad del adhesivo en su formulación como una distribución constante y aún carecen de suficiente precisión debido a que no toman en cuenta efectos como la influencia del estado tensional sobre la rigidez, la influencia del daño y las grandes deformaciones presentes en la capa de adhesivo.

Lotura itsasgarriak interes handiko loturak dira aplikazio estrukturaletarako eta bereerabilera nabarmenki handitzen joan da industria mailan. Hala ere, gaur egun loturaitsasgarrien diseinuak erronka izaten jarraitzen du, ingeniariek horien portaera ezagutzekoeredu egokirik ez daukatelako. Konkretuki, itsasgarri malguen erabilera joera bilakatuda industria mailan, eskaintzen dituzten abantailengatik, eta hori dela eta ahalegin handiakegiten ari dira eredu analitiko eraginkorragoak lortzeko. Erabilgarri dauden ereduak,itsasgarri zurrun konprimigarrietarako garatuak zainik, ez dira gai modulu elastiko baxua,konprimitzeko ezintasuna eta haustura arteko deformazio handiak jasaten dituztenitsasgarri malguen jarrera iragartzeko. Eredu analitiko garatuenek itsasgarriaren malgutasunarenefektua banaketa konstante bezala moduan agertzen dute, eta oraindik zehaztasunfalta dute, zurruntasunaren tentsio egoeraren efektuak, kaltearen eragina eta itsasgarriangertatzen diren deformazio handiak kontuan hartzen ez dituztelako.