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RÉSUMÉ
L’assemblage collé en simple cisaillement chargé en tension est largement utilisé dans l’industrie pour évaluer la tenue du collage du fait de sa simplicité de mise en œuvre. L’analyse de son comportement mécanique n’est cependant pas si simple. Pourtant, depuis plus d’un siècle, des modélisations simplifiées sont proposées, afin de représenter le plus fidèlement possible le comportement mécanique de l’assemblage à l’échelle globale et locale et à moindre coût de calcul. Cet article présente les formules analytiques, prêtes à l’emploi, les plus répandues dans la littérature et tente de montrer les difficultés rencontrées à mesure que les modélisations s’affinent.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Éric PAROISSIEN : Professeur à l’Institut supérieur et de l’aéronautique et de l’espace (ISAE-SUPAERO) - Institut Clément Ader (ICA), Université de Toulouse, ISAE-SUPAERO, INSA, IMT MINES ALBI, UTIII, CNRS
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Sébastien SCHWARTZ : Professeur associé à l’Institut supérieur et de l’aéronautique et de l’espace (ISAE-SUPAERO) - Institut Clément Ader (ICA), Université de Toulouse, ISAE-SUPAERO, INSA, IMT MINES ALBI, UTIII, CNRS
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Frédéric LACHAUD : Professeur à l’Institut supérieur et de l’aéronautique et de l’espace (ISAE-SUPAERO) - Institut Clément Ader (ICA), Université de Toulouse, ISAE-SUPAERO, INSA, IMT MINES ALBI, UTIII, CNRS
INTRODUCTION
Le dimensionnement des assemblages collés structuraux est un sujet complexe qui reste ouvert. Aucune norme pour le dimensionnement des assemblages collés structuraux n’existe aujourd’hui. Une démarche dimensionnement s’appuie généralement sur la comparaison d’un critère calculé à un admissible mesuré. Les critères de tenue mécanique peuvent être définis théoriquement et/ou expérimentalement et comporter des facteurs de sécurité issus de l’expérience en service. Leur détermination est dépendante du système de collage – défini par l’association d’une colle, des substrats préparés et du procédé de fabrication –, de la stratégie et des exigences de conception souhaitées ainsi que des propriétés de la colle, employée en couche confinée. La démarche de dimensionnement nécessite donc de définir des méthodologies de caractérisation expérimentale associées à des méthodologies de calcul, dépendantes en particulier de la modélisation des comportements matériaux caractérisés.
Cet article concerne l’assemblage par collage de deux structures planes élancées, autrement dit l’assemblage collé en simple cisaillement, sous chargement quasi statique, éventuellement combiné à une variation uniforme de température. Ce type de structures peut se trouver par exemple dans les industries des transports (automobile, ferroviaire, naval, aéronautique et spatial), de l’énergie ou de la construction civile. L’assemblage collé en simple cisaillement est aussi largement utilisé industriellement pour l’évaluation des performances mécaniques du collage. L’objectif ici est de donner les solutions analytiques et hypothèses associées, disponibles dans la littérature, décrivant la répartition des contraintes dans la couche de colle. Leurs limitations sont aussi décrites et expliquées, tandis que des approches basées sur des schémas de résolution semi-analytique sont présentées comme des solutions alternatives. Cet article ne prétend donc pas à donner une méthodologie de dimensionnement des assemblages collés structuraux.
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MOTS-CLÉS
transfert d'effort simple recouvrement fondation élastique modélisation simplifiée formule analytique
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Approches simplifiées « membrane »
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1. Analyse du comportement mécanique
1.1 Approches détaillées et approches simplifiées
Le point de départ de l’analyse du comportement mécanique est la modélisation qui consiste à énoncer des hypothèses sur la géométrie, les comportements matériaux, le chargement. Ces hypothèses peuvent être traduites en équations mathématiques qu’il s’agit de résoudre. Deux approches peuvent alors être distinguées : les approches détaillées et les approches simplifiées. Les approches détaillées nécessitent l’utilisation de schémas de résolution numérique avancés comme la modélisation par éléments finis (EF) tandis que pour les approches simplifiées des schémas de résolution numérique élémentaires suffisent. Il existe dans la littérature de nombreuses revues bibliographiques sur l’analyse du comportement mécanique des assemblages collés selon les approches détaillées ou simplifiées -.
À l’instar des approches détaillées, les approches simplifiées permettent de déterminer la répartition des contraintes dans la colle le long du recouvrement, les déplacements, contraintes, déformations et efforts internes dans les substrats. Ces champs mécaniques peuvent être utilisés pour évaluer des critères de tenue. Les approches simplifiées sont basées sur un jeu d’hypothèses simplificatrices portant sur la forme des tenseurs de contrainte et de déformation et induites par la géométrie, les matériaux en présence et le chargement. Ces hypothèses simplificatrices sont explicitées analytiquement en termes d’équations d’équilibre local et...
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Analyse du comportement mécanique
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MYLONAS (C.), de BRUYNE (N.A.) - Adhesion and Adhesives. - N. A. de Bruyne and R. Houwink, eds., Elsevier, New York, p. 91-143. 83 (1951).
-
(2) - SNEDDON (I.) - The distribution of stress in adhesive joints. - Adhesives (Ed. Eley, D) Chapter 9 (Oxford University Press) (1961).
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(3) - BENSON (N.K.) - Influence of stress distribution on the strength of bonded joints. Adhesion-Fundamentals and Practice. - Ministry of Technology, Maclaren, London, p. 191-205 (1969).
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(4) - van INGEN (J.W.), VLOT (A.) - Stress analysis of adhesively bonded single-lap joints. - TU Delft, Report LR-740, Delft (NL) (1993).
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(5) - da SILVA (L.F.M.), das NEVES (P.J.C.), ADAMS (R.D.), SPELT (J.K.) - Analytical models of adhesively bonded joints – Part I : Literature survey. - International Journal of Adhesion and Adhesives, 29, p. 319-330. doi : 10.1016/j.ijadhadh.2008.06.005 (2009).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Adhésifs – Détermination de la résistance au cisaillement en traction d’assemblages collés à recouvrement simple. - NF EN 1465 - 2009
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Adhesives – Determination of shear behaviour of structural adhesives – Part 2 : Tensile test method using thick adherends. - ISO 11003-2 - 2019
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