Durabilité thermique d’assemblages collés sous choc : effets matériau et structure

Thermal durability of adhesively bonded assemblies under impact : material and structural effects

• Auteur / Autrice : Marleine Morcos
• Direction : Pascal Casari, Vincent Legrand, Georges Challita
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Soutenance le 16/03/2021
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Delphine Retraint
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Khaled Khalil
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xiao-Jing Gong, Ramzi Othman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Détérioration

Mots clés libres

Vieillissement thermique

Résistance au cisaillement

Résumé

La durabilité thermique d’assemblages collés double recouvrement sollicités en cisaillement sous choc a été examinée. Les substrats sont en acier et l’adhésif est une Epoxy de type SA 70 fabriquée par Gurit. L’épaisseur de l’adhérent central est toujours le double de chacune des épaisseurs des adhérents extrêmes. Tout d’abord, une caractérisation thermomécanique de la colle cuite en tant que matériau brut était indispensable. Plusieurs mesures ont été effectuées : conductivité thermique, balayage calorifique différentiel (DSC), analyse dynamique mécanique (DMA), analyse thermogravimétrique (ATG), essais en flexion 3 points avec un balayage en température. Les paramètres clés de cette colle ont été déterminés tels que la température de transition vitreuse, le comportement mécanique et la cinétique de décomposition, de l’ambiante à 400°C pour différentes durées de vieillissement. La seconde étape consiste en une caractérisation thermomécanique jusqu’à 370°C de la structure collée. Des mesures d’ATG, de spectrométrie infrarouge et d’impact avec le dispositif des barres d’Hopkinson ont été réalisées : la résistance chute remarquablement au-delà de 250°C et les faciès de rupture ont montré une rupture cohésive pour toutes les configurations adoptées

The thermal durability of double lap adhesively bonded assemblies subjected to impact shear has been examined. The substrates are made from steel while the adhesive is an Epoxy type SA 70 manufactured by Gurit. The thickness of the central adherent is always twice the thickness of each of the extreme substrates. Firstly, a thermomechanical characterization of the cured adhesive as raw material was essential. Many measurements have been recorded: thermal conductivity, differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA), 3 points bending tests with a temperature sweep. The key parameters of this adhesive have been determined such as the glass transition temperature, the mechanical behavior and the kinetic of decomposition, this from the room temperature up to 400°C under different ageing durations. The second step consists in a thermomechanical characterization up to 370°C of the bonded structure. Many tests related to TGA, Infrared Spectroscopy (FTIR) and impact using the Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) set-up have been carried out: the shear strength drops remarkably above 250°C and the fractured surfaces have shown a cohesive failure for all the adopted configurations