Contribution à l'étude de la durabilité des structures collées soumises à des efforts mécaniques après vieillissement humide

A contribution to the study of durability of bonded structures submitted to mechanical loads after humid aging

• Auteur / Autrice : Romain Léger
• Direction : Jean-Claude Grandidier, Annette Roy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contraintes (mécanique)

Diffusion (physique)

Éléments finis, Méthode des

Adhésifs

Résumé

Une étude sur la durabilité d'assemblages collés en milieu chaud et humide est proposée dans ce manuscrit. L'objectif a été de construire un outil numérique capable de prédire le comportement mécanique après vieillissement des assemblages collés en vue de leurs dimensionnements. A cette fin, une importante étude expérimentale a été menée sur un adhésif structural de type époxy chargé élastomère et des assemblages collés simple recouvrement acier/époxy/acier, destinés à des applications du secteur automobile. Les résultats de ces essais ont permis le développement d'un modèle de diffusion non linéaire physiquement motivé, capable de prédire la pénétration de l'eau dans l'adhésif pour une température donnée et les contraintes qui en résultent. Ces dernières ont été obtenues grâce à une loi de comportement thermohydromécanique couplée, développée spécialement pour l'adhésif structural. Toutes ces lois ont été intégrées dans un modèle éléments finis capable de simuler l'essai de traction/cisaillement sur l'assemblage avec ou sans vieillissement. L'impact du vieillissement sur la tenue de l'adhésif et/ou de l'interface dans l'assemblage a été discuté pour améliorer la compréhension des observations expérimentales.

The study presented in this manuscript deals with the durability of bonded joints in warm and humid environment. The aim of this work was to build a numerical tool able to predict the mechanical behaviour of aged bonded joints to validate their design. In order to achieve this, an important experimental study is carried out on an epoxy filled with elastomer adhesive and steel/epoxy/steel single lap joints intended for the automotive industry. A physically justified non linear diffusion model able to predict the ingress of water and relative stress and strain in the bulk adhesive, and a coupled thermohydro-mechanical behaviour law for the bulk adhesive have been built on the basis of these experimental results. These laws have been integrated in a finite element model able to create a tensile/shear load on the bonded joint before or after aging. The effect of aging on adhesive and/or interface in the assembly is then discussed to improve the understanding of experiments.