Orientadores: Paulo Sollero, Éder Lima de Albuquerque

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Na indústria aeronáutica é de extrema importância o uso de juntas coladas, rebitadas e parafusadas na união de componentes ou partes estruturais. Com o desenvolvimento de novos materiais e novas técnicas de manufatura, as juntas coladas passaram a ser mais utilizadas devido a algumas...

Resumo: Na indústria aeronáutica é de extrema importância o uso de juntas coladas, rebitadas e parafusadas na união de componentes ou partes estruturais. Com o desenvolvimento de novos materiais e novas técnicas de manufatura, as juntas coladas passaram a ser mais utilizadas devido a algumas vantagens sobre as tradicionais juntas rebitadas e parafusadas, tais como: melhor distribuição das tensões na região de colagem, melhor vedação, melhor acabamento, melhor resistência à fadiga, maior eficiência aerodinâmica e o mais importante em aplicações aeronáuticas, menor peso. O projeto de juntas coladas é baseado em análises para a determinação das tensões normais e cisalhantes no adesivo e do campo de deslocamentos ao longo da junta. E no caso de solicitação cíclica, ou seja, fadiga é necessário ainda desenvolver modelos para prever a vida em fadiga de trincas na camada de adesivo e nos aderentes. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento de juntas coladas em estruturas metálicas de aeronaves solicitadas em fadiga, através de modelos analíticos, numéricos e ensaios experimentais. No decorrer do trabalho foram realizados ensaios estáticos, de fadiga e tenacidade à fratura de corpos de prova com juntas coladas. Também foram projetados e testados subcomponentes que representam de forma aproximada, estruturas aeronáuticas reais. As juntas foram modeladas utilizando o software comercial de elementos finitos ABAQUS Ò . Foi ainda, desenvolvido e implementado um modelo semi-analítico para prever a vida em fadiga de juntas coladas baseado em uma formulação proveniente da teoria de vigas e da lei de Paris. E finalmente, foi desenvolvida uma técnica para medir o crescimento da trinca em fadiga durante um ensaio de forma automática, ou seja, sem precisar parar o ensaio para fazer avaliações subjetivas a partir de inspeções visuais

Abstract: In the aeronautical industry is extremely important the use of bonded, riveted and screwed joints for the union of components or structural parts. Through the development of new materials and new manufacturing techniques, the use of bonded joints has increased considerably over recent...

Abstract: In the aeronautical industry is extremely important the use of bonded, riveted and screwed joints for the union of components or structural parts. Through the development of new materials and new manufacturing techniques, the use of bonded joints has increased considerably over recent years. This growth is mainly due to some advantages over the traditional riveted and bolted joints, such as: better stress distributions, better sealing, smoother surface finishes, enhanced fatigue properties, greater aerodynamic efficiency and lower weight, which is an important issue in aeronautical applications. The design of bonded joints is predominantly based on stress analysis as well as the field of displacement along the joint. In the case of cyclic loading, or fatigue, is also necessary to develop models to predict the fatigue life of cracks in the adhesive layer and adherends. The main objective of this work is to study the behavior of bonded joints in metallic aircraft structures under fatigue loading, through analytical models, numerical models and experimental tests. During this work, was carried out static, fatigue and fracture toughness tests. Also was designed and tested subcomponents that represent real aircraft structures. The joints were modeled using the commercial finite element software ABAQUS. It was also developed and implemented a semi-analytical model to predict the fatigue life of bonded joints based on a formulation derived from the theory of beams and the Paris like-law. Finally, was developed a technique to measure the fatigue crack growth during a test automatically, ie, without stopping the test to make subjective evaluations from visual inspections