Predicting strength of adhesive joints from test results

Abstract

Using an avarage-stress oriterlon can lead to errors of an order of magnitude in predicted load carrying capability of a bonded joint. A fracture mechanics approach is shown to accurately predict failure load in a joint bonded with either a polyurethane or a relatively brittle epoxy when proper consideration is given to loading mode, temperature, and rate. The principal contribution of this paper is in extending fracture mechanics theory to regions where classical singular points fo not exist. Analyses are combined with test data to deduce an “inherent” flaw size. It is shown that the combination of this inherent flaw size with the critical energy release rate can be used to predict strength in a variety of bonded joints.

Résumé

Lorsqu'on veut prédire la capacité de charge portante d'un joint collé, on peut être conduit à des erreurs d'un ordre de grandeur en utilisant le critère de contrainte moyenne. On montre qu'une approche par mécanique de rupture peut permettre de prédire la charge de rupture d'un joint collé réalisé avec un polyuréthane ou une époxy relativement fragile, lorsqu'on considère de manière appropriée la mode de mise en charge, la température et la vitesse de sollicitation. La principale contribution de cette étude réside dans une extension de la théorie de la mécanique de la rupture à des domaines où n'existent pas de point singuliers classiques. On joint à l'analyse des données d'essais en vue de déduire une tallle de défaut “inhérente”. On montre que la combinaison de cette dimension de défaut inhérent et de la vitesse critique de relaxation de l'énergie, peut être utilisée pour prédire la résistance d'une grande variété de joints collés.