Effect of temperature on pure modes I and II fracture behavior of composite bonded joints

Fernandes, R.L.; Moura, M.F.S.F. de; Moreira, R.D.F.

doi:10.1016/j.compositesb.2016.04.022

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“…Recently, a cohesive zone model (CZM) modelling methodology has been shown to be a versatile approach to predict the durability of adhesively bonded joints exposed to humid environments [68,164,[180][181][182][183]. The accurate prediction of failure behaviour should be correctly implemented using a traction-separation law which includes triangular, trapezoidal and exponential shape [184,185].…”

Section: Finite Element Methodsmentioning

confidence: 99%

“…A proper selection of traction-separation law behavior is important. For example, a trapezoidal law predict more accurate for temperature variation in the joint [68,183]. As the moisture concentration adversely influences the cohesive properties, moisturedependent cohesive properties are required to accurately predict the failure behavior of a saturated or unsaturated adhesively bonded joint using the cohesive zone approach.…”

Section: Finite Element Methodsmentioning

confidence: 99%

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Bonded repair of composite structures in aerospace application: a review on environmental issues

2018

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IntroductionOutstanding properties of fiber reinforced polymer composite materials, lead to a wide application in all the sectors such as aerospace, automotive, marine, sports industries and even in the civil infrastructures, etc. Since the last decades, an enormous use of composite materials in the aerospace sector has caused an increasing need for repair technology of damaged component rather than replacement with a new component [1][2][3][4]. Composite structures in service experience damage that comes from the accidental impact and mechanical or environmental condition [5,6]. The main environmental threats are related to the effect of temperature and moisture absorption, which can affect the strength of composite structures and reduce their service life [4,7,8]. The temperature and moisture levels could vary throughout the day (see Fig. 1), from take off to the landing or vice versa, during seasonal change or geographical difference [9]. This cyclic temperature and moisture could even further deteriorate the structures and then lead to premature failure of the structure. AbstractOver the last two decades, the repair of existing engineering structures using fiber reinforced polymer composites has attracted a great attention by aerospace industry, as it is more economical than replacing new. With an increased use of composite material in aerospace field, it is thus essential to restore the structural integrity by repair of damaged part. Concerns regarding the long term durability of composite repair bonded joints have been a major obstacle for critical component of aerospace structures. This paper reviews the current research on the environmental durability of adhesive bonded repair of composite structures to focus on the durability concerns and suggestion on the research needed in this area. The most important environmental factors (moisture and temperature) are reviewed thoroughly and also combined environmental effect. Finite element methods used to predict the environmental influence on the composite bonded joints are briefly reviewed. Finally, the paper concludes with key findings, opportunities and future research topics in order to develop cost effective, better quality and reliable composite repair bonded joints.

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Section: Finite Element Methodsmentioning

confidence: 99%

Section: Finite Element Methodsmentioning

confidence: 99%

Bonded repair of composite structures in aerospace application: a review on environmental issues

2018

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“…Ferreira et al [13] determined the number of cycles to failure for single lap joint where the substrates were E-glass woven fabric with polypropylene matrix and examined the effect of many parameters such as the layer orientation, the overlap length and the temperature of the water immersing the specimens. Fernandes et al [14] studied pure modes I and II fracture of epoxy bonded CFRP joints at 0 °C, 25 °C and 50 °C. They concluded that the fracture behaviour under mode I loading is not affected in the range of 0 °C-25 °C but was markedly influenced at 50 °C which was attributed to the proximity with the glass transition temperature of the adhesive.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Influence of short-time thermal ageing on the behaviour of double lap composite adhesively bonded joints

Hage¹,

Challita²,

Capelle³

et al. 2020

SN Appl. Sci.

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Double lap bonded glass-epoxy composite assemblies were tested under static and cyclic shear condition loading where the static shear strength and the number of cycles to failure were measured, respectively. Araldite 2031 epoxy was the adhesive used having a glass transition temperature of 65 °C. In order to verify the influence of the thermal ageing on the adhesive behaviour, three different thermal treatments of the assemblies were adopted: one below the glass temperature (unaged) and 2 aged for 1 and 2 weeks, respectively, at 10 °C above the glass temperature. It was found that the latter case has shown the highest shear strength and number of cycles to failure. Scanning electron microscopy analyses of the adhesive-substrate interfaces for the three ageing configurations have shown best adherence for the 2-week aged specimens. Moreover, series of thermal stability analyses of the adhesive picked up from the fractured specimens from the three types of ageing have confirmed the results: thermogravimetric analysis has shown that the degradation temperature was not reached during any of the adopted thermal ageing configurations, while differential scanning calorimetry has spotted on the stability status of the adhesive pointing out the improvement in morphology and even the increment of transition temperature, and finally Fourier transform infrared spectroscopy analysis has confirmed the absence of oxidation of the adhesive under all ageing configurations.

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“…investigan, desarrollan y aplican nuevos materiales que permitan aligerar estructuras sin penalizar su resistencia, por ello los materiales compuestos de matriz polimérica con refuerzo de fibras (de vidrio, de carbono u otras) son cada vez más utilizados en la industria [1][2][3][4][5][6][7][8]. En muchas ocasiones, estos materiales compuestos deben ser unidos a otros similares o heterogéneos como es el caso de materiales metálicos como el acero o el aluminio [1,6,[9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19].…”

Section: Antecedentes Y Estudio Actual De La Técnicaunclassified

“…Fernandes et al [8], además de estudiar el efecto de la humedad [7] estudiaron la influencia de la temperatura sobre el comportamiento a fractura en modos puros I y II de las uniones de material compuesto con fibra de carbono unido mediante adhesivo epoxi. Las juntas fueron expuestas a un rango específico de temperaturas durante tres meses con el fin de simular un tiempo de exposición largo.…”

Section: Antecedentes Y Estudio Actual De La Técnicaunclassified

Degradación ambiental y en condiciones adversas de adhesivos estructurales : análisis y consideraciones técnicas para su aplicación industrial

López¹

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AgradecimientosHe llegado hasta aquí a través de un camino no siempre recto y, con el tiempo, parece fruto del azar, como todo en mi vida, pero seguro que no es así, como todo en mi vida, también. Aunque siendo profesor universitario no se deja de estudiar, este proceso, que termina con la defensa de este trabajo, se inicia con mi reincorporación a la enseñanza reglada y es, en ese momento, donde aparece este tema de investigación que tanto me ha ocupado en este tiempo y del que he aprendido mucho más de lo que mi imaginación me hubiera permitido alcanzar hace solo unos cuantos años.En primer lugar quiero agradecer a mi Director, José Manuel Arenas, que fue el primero que confió en mí para trabajar en esta área, mucho antes de que empezara realmente a hacerlo, y después, por todos sus consejos, tiempo dedicado y gran respeto con el que ha trabajado conmigo a pesar de mi orden-desorden organizativo en algunos momentos. Gracias.A mi grupo de investigación de adhesivos, sin ellos este trabajo no hubiera sido posible, gracias por vuestra paciencia y por vuestro conocimiento, que habéis compartido con tanta generosidad conmigo. Julián, Cristina, gracias por estar y por vuestro ánimo en los peores momentos.A todos los que habéis hecho que este trabajo sea mejor: Alberto de Andrés, gracias por tu trabajo y buen hacer, siempre disponible y positivo; Francisco Fernández, profesor, gracias por tus conocimientos y por transmitírmelos; Cristina, gracias por tu ayuda y tu disponibilidad; Eva, Isabel, gracias.A todos los que me habéis permitido dedicarle más tiempo a esta investigación, el equipo del que he formado parte, gracias Emilio, Fernando, Isabel, Mario, Óscar, Luis, los chicos de Secretaría y Negociados que tuvieron en cuenta mis tiempos en esta última etapa, mis compañeros de asignaturas que han comprendido lo importante que esto ha sido para mí y lo han tenido en cuenta. Gracias a todos.También agradezco a todos los que me habéis animado en este proceso y os habéis interesado, de un modo u otro, por su evolución.Por último, a mi familia, gracias Antonio, Cristina y Javier por el tiempo que os he robado y dedicado a esta Tesis, por estar siempre ahí y por hacer de mí mejor persona. III Í ndiceÍndice ResumenEn la actualidad, son muchos los sectores industriales de todo tipo, tanto en la construcción como en el de los medios de transporte (aeronáutico, ferroviario, automoción, etc.), que utilizan materiales compuestos reforzados, o composites, para aligerar sus estructuras, con todas las ventajas que eso supone. En muchas ocasiones estos composites deben ser unidos a otros, habitualmente metálicos, como acero o aluminio. Dichas uniones suelen ser realizadas mediante la aplicación de adhesivos estructurales en lugar de sistemas tradicionales de unión como la soldadura, el remachado o el atornillado puesto que proporcionan a la unión, además de ligereza, una distribución uniforme de las tensiones, estanqueidad y eliminación de la corrosión galvánica, entre otras ventajas. El estudio del diseño de este tipo de unión ...

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Effect of temperature on pure modes I and II fracture behavior of composite bonded joints

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Bonded repair of composite structures in aerospace application: a review on environmental issues

Bonded repair of composite structures in aerospace application: a review on environmental issues

Influence of short-time thermal ageing on the behaviour of double lap composite adhesively bonded joints

Degradación ambiental y en condiciones adversas de adhesivos estructurales : análisis y consideraciones técnicas para su aplicación industrial

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