Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Lors d’essais de fatigue dans les assemblages, la rupture dans les joints collés n’est pas toujours localisée au sein de l’adhésif. En effet, les joints collés en milieu chaud ou humide se délaminent par affaiblissement de l’interface, interface où les phénomènes en jeu sont encore incomplètement connus. Cet article est consacré aux différentes approches permettant de fournir des indicateurs relatifs à la durabilité d’un assemblage collé au sein de son environnement. Citons l’approche thermodynamique, qui propose un critère de stabilité du système adhésif ; l’approche expérimentale, qui permet de prédire le comportement des joints collés sur la base d’essais accélérés et de lois empiriques ; et d’autres approches basées sur le calcul numérique et l’usage de méthodes statistiques et probabilistes comme outil prédictif.
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Auteur(s)
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Jacques-Alain PETIT : Docteur ès sciences - Professeur à l’École nationale d’ingénieurs de Tarbes (ENIT) - Laboratoire Génie de production
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Yves BAZIARD : Docteur ès sciences - Professeur à l’ENIT - Laboratoire Génie de production
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Valérie NASSIET : Docteur - Maître de conférences à l’ENIT - Laboratoire Génie de production
-
Bouchra HASSOUNE-RHABBOUR : Docteur - Maître de conférences à l’ENIT - Laboratoire Génie de production
INTRODUCTION
Pour évaluer la fiabilité d’un matériau homogène et isotrope, des essais de fatigue sont communément utilisés pour déterminer le seuil d’endommagement du matériau par sa limite d’endurance. Si la rupture dans les joints collés était toujours localisée au sein de l’adhésif (cohésive), les concepts de la mécanique des milieux continus et de la mécanique de la rupture seraient suffisants pour dimensionner les structures collées à travers la détermination de critères de rupture. Malheureusement, comme nous l’avons évoqué dans la première partie consacrée à l’étude de la durabilité Durabilité des assemblages collés- Étude, les joints collés en milieu chaud ou humide se délaminent par affaiblissement de l’interface. Les phénomènes qui régissent l’établissement de l’interface ne sont pas encore complètement connus si bien que les lois d’évolution temporelle des interfaces substrat/adhésif ne sont pas encore établies.
Cependant, plusieurs approches permettent de fournir des « indicateurs » sur la durabilité de l’assemblage collé au sein de son environnement. L’approche thermodynamique propose, par exemple, un critère de stabilité du système adhésif. L’approche expérimentale, basée sur des essais mécaniques, permet de prédire le comportement des joints collés à partir d’essais accélérés effectués en laboratoire et de lois empiriques ou semi-empiriques. Les données de sortie sont soit des réductions de résistance mécanique, soit des évolutions d’énergies de rupture. L’expérimentateur se place alors, le plus souvent, dans un scénario de « qui peut le plus peut le moins ». D’autres approches prometteuses se sont développées ces dernières années. Elles sont basées sur le calcul numérique et sur l’usage de méthodes statistiques et probabilistes comme outil prédictif.
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Approche thermodynamique
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4. Conclusion
Les approches évoquées ici ne constituent pas une liste exhaustive des possibilités d’appréhender le concept de durabilité des joints collés. En revanche, elles visent à refléter l’état de l’art des connaissances relatives à la prédiction de la durée de vie des structures collées. Si l’on peut initialement tout coller, la durabilité des assemblages en service suggère beaucoup de précautions..., et l’évaluation quantitative de la durée de vie d’un assemblage collé, en milieu humide, demeure toujours un objectif.
Les recherches et les études de cas ont montré depuis de nombreuses années que si l’on considère avec soin et attention le système adhésif, les assemblages collés sont stables et durables sur de longues périodes de temps en présence d’environnements agressifs. Pour les applications les plus exigeantes (aéronautique), il convient de mettre en œuvre des traitements de surface très complexes en plusieurs étapes et donc très onéreux, et d’utiliser de forts coefficients de sécurité.
Pour des applications moins exigeantes (automobile, ferroviaire), il faut trouver un compromis entre atteindre la durée de vie utile et ne pas excéder un coût économiquement acceptable.
Deux défis restent à relever :
-
continuer à développer des méthodes d’essais et des modèles de durabilité en s’appuyant sur les méthodes d’ingénierie de la durée de vie des systèmes. Le couplage entre la mécanique de la rupture et la modélisation d’interface par éléments finis en fait partie ;
-
faire évoluer des traitements de surface complexes et coûteux vers l’utilisation accrue de primaires d’adhésion organosilanes directement ajoutés à la formulation des adhésifs et de substrats déjà prétraités pour l’assemblage par collage et stockables sans modification par les élaborateurs de matériaux.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SCARDINO (W.M.), MARCEAU (J.M.) - * - J. Appl. Polym. Sci., 32, 51 (1977).
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(4) - LEVALLOIS (F.), FABA (M.G.), HASSOUNE (B.), HELT (S.), AMARA (D.), BAZIARD (Y.), PETIT (J.A.) - * - Le Vide : Science, Technique et Applications, 277, 117 (1995).
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(6) - BROCKMANN (W.), KOLLEK (H.), HENNEMANN (O.D.), MATZ (C.) - * - Adhäsion, 30, 7/8 (31), 9 (24),...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Aéronautique et espace. Adhésifs structuraux. Mesure du fluage d’un assemblage collé. - L17-511 - 07-90
-
Adhésifs. Adhésifs structuraux. Essai de clivage au coin. - T76-114 - 11-83
-
Adhésifs. Structuraux. Détermination de la résistance au cisaillement d’assemblage type axe-bague. - NF T76-121 - 12-84
-
Terminologie relative à la fiabilité. Maintenabilité. Disponibilité. - NF X60-500 - 10-88
-
Adhésifs structuraux. Guide pour la préparation de surface des métaux et des plastiques avant le collage par adhésif. - NF EN 13887 - 01-04
-
Adhésifs structuraux. Essai de pelage en T d’assemblages collés flexibles-sur-flexibles. - NF EN 14173 - 12-02
-
Adhésifs structuraux. Caractérisation de la durabilité des assemblages collés. Essai de clivage au coin. - PR NF EN 14444 - 02-05
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