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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo da energia de fratura em modo misto de juntas coladas para diferentes tratamentos superficiais no substrato metálico
Título(s) alternativo(s): Study of the fracture energy in the mixed mode of glued joints for different surface treatments in the metallic substrate
Autor: Vogas, Evandro de Farias 
Primeiro orientador: Sampaio, Eduardo Martins
Primeiro membro da banca: Assis, Joaquim Teixeira de
Segundo membro da banca: Carneiro Neto, Ranulfo Martins
Resumo: Este trabalho acadêmico tem como propósito analisar o desempenho mecânico da fratura em juntas metálicas coladas sob condições de carregamento combinado de tração (modo I) e cisalhamento (modo II), conhecido como modo misto. Para atingir esse objetivo, foi desenvolvido um novo dispositivo mecânico no Laboratório de Adesão e Aderência (LAA). Esse dispositivo, integrado a uma máquina de ensaios universais, possibilita a variação da relação entre os carregamentos de modo I e modo II. Essa abordagem visa proporcionar uma compreensão mais abrangente do comportamento da fratura em junções coladas sujeitas a diferentes condições de carregamento. Posteriormente, são realizados ensaios de fratura nas juntas metálicas coladas, empregando distintos tratamentos superficiais. Os resultados experimentais desses ensaios são então utilizados para desenvolver os envelopes de falha associados a cada variante de tratamento superficial. Através dessa construção, efetua-se uma análise comparativa para examinar as disparidades nas propriedades mecânicas e no padrão de fratura das juntas coladas, levando em conta as diferentes abordagens de tratamento superficial. As juntas metálicas coladas com adesivo epóxi NVT foram fabricadas em um molde, utilizando dois métodos distintos de tratamento superficial, nomeadamente como jateamento e lixamento com MBX, sendo em seguida submetidas a ensaios no novo dispositivo projetado para avaliação em modo misto. Finalmente, os resultados obtidos são minuciosamente analisados, considerado que a discussão abrange a avaliação da energia de fratura das juntas coladas, sendo utilizado o Método CBBM (Compliance Based Beam Method) para a construção do envelope de falha. Este método independe do monitoramento da propagação da trinca, concentrando-se exclusivamente na carga P, controlada pela máquina de ensaios universais, e nas deformações em modo I (δ𝐼 ) e modo II (δ𝐼𝐼), monitoradas por LVDTs instalados no dispositivo. Os resultados revelam que o dispositivo desenvolvido é eficaz para testar a junta colada em modo misto, abrangendo diversas razões entre os modos I e II. Além disso, os resultados das juntas com substratos tratados por jateamento e MBX demonstram claramente a influência desses tratamentos superficiais na resistência à fratura e na dissipação de energia do material adesivo, fornecendo insights para a otimização dos processos de união de materiais e destacando a importância da seleção criteriosa de tratamentos superficiais na aplicação do adesivo NVT.
Abstract: This academic work aims to analyze the mechanical performance of fracture in bonded metal joints under combined tensile (Mode I) and shear (Mode II) loading conditions, known as mixed mode. To achieve this objective, a new mechanical device was developed in the Materials Analysis Laboratory (LAA). This device, integrated with a universal testing machine, allows for varying the ratio between Mode I and Mode II loadings. This approach aims to provide a more comprehensive understanding of the fracture behavior in bonded joints subjected to different loading conditions. Subsequently, fracture tests are conducted on the bonded metal joints, employing different surface treatments. The experimental results from these tests are then used to develop failure envelopes associated with each surface treatment variant. Through this construction, a comparative analysis is performed to examine disparities in the mechanical properties and fracture patterns of the bonded joints, considering different surface treatment approaches. Metallic joints bonded with NVT epoxy adhesive were manufactured in a mold, incorporating two distinct surface treatment methods, namely blasting and MBX, and then subjected to tests on the new device designed for mixed mode evaluation. Finally, the obtained results are thoroughly analyzed, considering that the discussion covers the evaluation of the fracture energy of the bonded joints, using the Compliance-Based Beam Method (CBBM) to construct the failure envelope. This method is independent of crack propagation monitoring, focusing solely on the load P controlled by the universal testing machine, and deformations in Mode I ( ) and Mode II ( ), monitored by LVDTs installed on the device. The results reveal that the developed device is effective in testing the bonded joint in mixed mode, covering various ratios between Modes I and II. Furthermore, the results of joints with surfaces treated by blasting and MBX clearly demonstrate the influence of these surface treatments on fracture resistance and energy dissipation of the adhesive material, providing insights for optimizing material bonding processes and emphasizing the importance of careful selection of surface treatments in the application of NVT adhesive.
Palavras-chave: Fracture
Glued joints
NVT adhesive
Fracture energy
Blasting
MBX sanding
Fault envelope
Mixed mode
Fratura
Juntas coladas
Adesivo NVT
Energia de fratura
Jateamento
Lixamento MBX
Envelope de falhas
Modo misto
Mecânica da fratura
Poços de petróleo
Fraturamento hidráulico
Adesivos
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais (IPRJ)
Citação: VOGAS, Evandro de Farias. Estudo da energia de fratura em modo misto de juntas coladas para diferentes tratamentos superficiais no substrato metálico. 2023. 74 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/21062
Data de defesa: 28-Nov-2023
Aparece nas coleções:Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais (IPRJ)

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