Bibliographie & annexes
Présentation
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
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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 expérimentale1. Approche thermodynamique
R.A. Gledhill et A.J. Kinloch [118] ont considéré, en observant la perte de résistance d’assemblages collés à des substrats en acier après immersion dans l’eau, une prédiction thermodynamique de la tenue dans le temps de l’interface fer oxydé/adhésif. Cette stabilité intrinsèque de l’interface substrat/adhésif, en présence de tout environnement liquide, peut être déterminée à travers l’évaluation du travail d’adhésion substrat (S) – adhésif (A) WSA, énergie requise pour séparer de manière réversible une unité d’aire d’interface en deux parties.
Si des forces secondaires agissent à l’interface [type Van der Waals (D) et acide-base (AB) de Lewis], en absence de chimisorption, d’ancrage mécanique et d’interdiffusion, le travail thermodynamique d’adhésion WSA (J·m-2) s’exprime par les relations :
En présence de liquide L, le travail thermodynamique d’adhésion WSLA est évalué par les relations :
où γSL et γAL (J·m-2) sont les énergies libres à l’interface substrat/liquide et adhésif/liquide. Les indices S, L et A représentent respectivement le substrat, le liquide et l’adhésif.
Pour une interface substrat/adhésif dans un milieu inerte, le travail d’adhésion WSA a une valeur positive, ce qui indique une stabilité thermodynamique de l’interface considérée. Cependant, en présence de liquide L, le travail d’adhésion WSLA peut devenir...
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Approche thermodynamique
BIBLIOGRAPHIE
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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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