AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE JUNTAS COLADAS COMPÓSITO/AÇO EM UM TESTE DE ARRANCAMENTO COM ROLETES FLUTUANTES VIA MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS

Abstract

In this study a numerical model was developed to evaluate the mechanical behavior of the composite-metal bonded joint in a floating roller peel test using the finite element method. The composite orthotropic properties were calibrated by experimental data obtained from CFRP tensile tests. Different approaches were considered to represent the finite element (solid-like-shell and solid) and fiber layer (at the level of lamina and laminate). The bonded joint properties were implemented through contact elements with failure criteria for fracture modes I and II. The fracture modes were evaluated by stresses criteria for normal and shear at the interface, as well as criteria for relative displacement between contact elements. The cohesive properties are calibrated by the load versus displacement curve and by the average of peeling force assessed from peel test. The numerical results showed similarity with tests. This study provided good results by using finite element on composite-steel bonded joints, allowing the variation of its composition, as well as changes in fiber, orientations and materials in order to observe the variation of mechanical response in a bonded joint.

Neste trabalho foi desenvolvido um modelo numérico para avaliar o comportamento mecânico de juntas coladas compósito-metal em um teste de arrancamento com roletes flutuantes, através do método dos elementos finitos. As propriedades ortotrópicas do compósito foram calibradas através de dados experimentais obtidos a partir de ensaios de tração do CFRP. Diferentes abordagens foram utilizadas para representar o elemento finito (sólido tipo casca e sólido) e as camadas de fibra (a nível da lâmina e do laminado). As propriedades da junta colada foram representadas por elementos de contato com critérios de falha para os modos I e II de fratura. Os modos de fratura são avaliados através de critérios para tensão normal e de cisalhamento na interface, bem como deslocamento relativo máximo entre os elementos de contato. As propriedades coesivas são calibradas a partir da curva força versus deslocamento e da força média de arrancamento obtidas dos ensaios. Os resultados numéricos apresentaram similaridade com os experimentos. O trabalho fornece bons resultados para abordagem via elementos finitos de juntas coladas compósito-aço, permitindo a variação da sua composição, bem como variação de fibras, orientações e materiais de forma a observar a influência na resposta mecânica da junta colada.