Méthode d’essais multiaxiaux pour des assemblages composites thermoplastiques collés

Multi axial testing of adhesively bonded joints of fiber reinforced thermoplastic polymers

¹ DRIVE, Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l’Environnement, ISAT, Institut Supérieur de l’Automobile et des Transports, 49 rue Mademoiselle Bourgeois, 58000 Nevers, France
² VOLVO Group Truck Technology, Vehicle Engineering, CAB Engineering Lyon; API : TER C70 02, 99 Route de Lyon, 69802 Saint-Priest, France

^a Auteur de correspondance : nans.argoud@gmail.com

Reçu : 14 Mars 2016
Accepté : 30 Août 2016

Résumé

La prédiction du comportement de joints collés rend nécessaire le développement de modèles numériques robustes. Cela nécessite l’obtention d’une base de données expérimentale pour des chargements monotones multiaxiaux (traction, cisaillement et combinés). Dans cette étude, un moyen de chargement multiaxial pour la caractérisation mécanique de joints collés, utilisant des éprouvettes KS2 habituellement employées pour la caractérisation des assemblages soudés, est proposé. L’assemblage étudié est composé de substrats en matériau composite à renfort tissé en fibres de verre à résine thermoplastique polyamide 6-6 et d’un adhésif polyuréthane mono-composant à comportement hyper-élastique. Cette combinaison adhésif/substrat présente de bonnes performances. L’influence de la direction de chargement, de la température, de la vitesse de chargement et de l’épaisseur du joint de colle sur le comportement de l’assemblage sont étudiées. Les performances mécaniques sont comparées selon leur rigidité et leur force maximale Les résultats montrent que la contrainte à rupture des assemblages dépend largement de l’orientation du chargement, de l’épaisseur de colle, de la vitesse de sollicitation ainsi que la température d’essais.

Abstract

In order to predict the mechanical behavior of adhesively bonded joints, it is necessary to develop robust numerical models. This robustness is only reached if an extensive experimental database with tensile, shear and complex combined peel and shear loads can be established. The purpose of this study is to present a multi axial device for testing adhesively bonded joints, using KS2-type specimens traditionally utilized for spot-weld characterization. The tests were conducted on a glass fiber reinforced thermoplastic polymer (PA6-6) composite adhesively bonded with a flexible polyurethane adhesive. This adhesive/substrate combination allows short process times and good performances. This experimental study investigates the effects of axial and shear load, loading speed, temperature and adhesive thickness on the mechanical properties of the joints which are compared in terms of stiffness and ultimate strength. Results show that the strength of the assemblies largely depends on the load orientation, the joint thickness, the loading speed and also the test temperature.