Rupture d'assemblages métalliques collés par l'intermédiaire d'une résine époxyde

Influence des épaisseurs respectives du film d'adhésif et des tôles

¹ Maître assistant, I. U. T. Reims
² Professeur de Chimie, Directeur I. U. T. Reims

Résumé

Le mécanisme de double fissuration du joint d'adhésif d'assemblages métalliques collés par l'intermédiaire d'une résine epoxyde permet de contrôler le système de microfissures qui agit le premier suivant l'épaisseur du film de colle (e,) et l'épaisseur de la tôle (e_T).

La rupture s'amorce à l'extrémité la plus proche du point d'application de la force quelle que soit la valeur e, (pour e_T constant). Par contre, la ruine de l'éprouvette peut s'initier soit à l'une soit à l'autre des extrémités suivant l'épaisseur des plaques (e_j constant).

Dans de précédents travaux [1] et [2], nous avons donné une explication du mécanisme de double fissuration du joint d'adhésif d'assemblages métalliques collés par l'intermédiaire d'une résine époxyde grâce à l'analyse des contraintes principales calculées par la méthode des éléments finis.

Les microfissures s'amorcent aux extrémités du joint pour des seuils de microfissuration dont l'évaluation permet de connaître le système de microfissures qui agit le premier.

Notre étude est approfondie en faisant varier l'épaisseur du joint de colle (e_j) ainsi que l'épaisseur de la tôle (e_T).

Le modèle expérimental utilisé (tig. 1) est une éprouvette classique [3] d'assemblage collé à double recouvrement, cisaillé par traction simultanée des subjectiles à la vitesse de 1 000 N. mn^-1. Les âmes ont une épaisseur constante e_A = 10 mm alors que e_T et e_j sont variables (tableau I). L'âme et la tôle sont en acier de nuance XC 90.

L'analyse des contraintes et des déplacements est basée sur un état de contraintes planes suivant le plan (x, y) (fig. 1), l'éprouvette étant assimilée à un milieu élastique, linéaire, homogène et isotrope par morceaux. Le programme EF « E2D» utilisé et qui est l'option bidimensionnelle d'analyse statique du code CA.ST.OR développé au CE-TIM ¹ permet de calculer les contraintes principales σ_P1 et σ_P2 en employant des fonctions de déplacements paraboliques.

Le maillage choisi comporte de 710 à 886 éléments triangulaires isoparamétriques à six-nœuds (tableau I). Le film de colle est très finement maillé (354 éléments) suivant quatre couches d'épaisseur identique pour e_j = 0,5 mm, alors que 180 éléments suffisent pour deux épaisseurs égales pour les éprouvettes 800 et 803.