Les assemblages collés jouent un rôle de plus en plus important dans les constructions modernes, de l'aérospatiale et de l'automobile aux éoliennes et à l'ingénierie mécanique générale. Contrairement aux assemblages par éléments de contrainte tels que les vis ou les rivets, les assemblages collés transmettent les charges sur une surface plane, réduisent les effets d'entaille et permettent de relier une grande variété de matériaux. Il est donc d'autant plus important d'avoir une évaluation théorique fiable, notamment avec la méthode des éléments finis (FEM).

Modélisation par éléments finis des assemblages collés

Tout comme pour les assemblages vissés, les assemblages collés peuvent être pris en compte avec précision dans les modèles par éléments finis. Nous utilisons une technique de modélisation qui non seulement représente correctement le transfert de charge global, mais permet également une évaluation suffisamment détaillée des contraintes au sein de la couche de colle elle-même. Cela permet d'identifier et d'évaluer de manière fiable les zones critiques telles que les bords de la couche de colle, les zones de recouvrement et les pics de contrainte d'arrachement.

Pourquoi la modélisation correcte des couches d'adhésif par EF est-elle cruciale ?

La couche adhésive est, malgré son épaisseur souvent faible, l'élément mécaniquement déterminant de la liaison. Une modélisation simplifiée ou négligée conduit souvent à :

• Sous-estimation des contraintes de cisaillement aux bords du recouvrement – l'un des mécanismes de défaillance les plus courants pour les joints collés
• Cartographie de rigidité défectueuse de l'ensemble du système, en particulier dans le cas de constructions mixtes en métal et en matériaux composites à base de fibres
• Évaluation insuffisante des contraintes de fatigue, qui, sous sollicitation cyclique, peuvent entraîner une défaillance rampante de l'interface
• Omission des contraintes internes du processus de durcissement, qui influence considérablement la capacité portante effective

Notre stratégie de modélisation en détail

Selon les exigences et la capacité de calcul disponible, nous utilisons différentes approches de modélisation coordonnées :

• Éléments de volume pour la couche adhésive – permettent une évaluation directe et tridimensionnelle des contraintes à l'intérieur de l'adhésif, en particulier pour les composantes de contrainte normale et de cisaillement
• Modèles de Zone Cohesive (CZM) – décrivent le comportement progressif de défaillance de l'interface et sont adaptés aux analyses de mécanique de la rupture et de délaminage
• Contraintes de liaison et contacts surface-à-surface – pour une modélisation efficace dans les simulations de systèmes avec de nombreux partenaires d'assemblage
• Modèles de matériaux pour adhésifs – de linéaire-élastique à viscoélastique puis à élastoplastique, en fonction du type de colle (époxy, polyuréthane, acrylate, etc.)

Critères d'évaluation et preuves d'échec

Sur la base des résultats de la FEM, nous procédons à une évaluation mécano-structurelle selon des codes reconnus et des méthodes internes :

• Mesures basées sur la tension des contraintes de cisaillement, de pelage et normales dans la couche adhésive
• Comparaison avec les valeurs caractéristiques des adhésifs issues des fiches techniques ou de tests personnels (par ex. essai de cisaillement par traction selon DIN EN 1465)
• Preuves de sécurité contre la défaillance cohésive et adhésive
• Considération des influences de la température sur les propriétés des adhésifs (température de transition vitreuse, dilatation thermique)

Domaines d'application typiques

Notre analyse des assemblages collés basée sur la méthode des éléments finis est utilisée dans de nombreuses industries et pour de nombreux composants :

• Collages structurels dans la construction légère – assemblages mixtes aluminium-CFK, structures sandwich
• Turbines éoliennes – Joints de pale de rotor et connexions à bride
• Construction de véhicules – Renforts de carrosserie, collage de vitres, boîtiers de batterie
• Construction de machines et d'appareils – Collages de roulements et d'étanchéité sous contrainte mécanique et thermique
• Électronique et technologie médicale – assemblages adhésifs miniaturisés avec des exigences de haute fiabilité

Faire simuler maintenant la connexion par collage

Vous souhaitez sécuriser le calcul de la capacité portante d'un joint collé ou enrichir un modèle FEM existant par une modélisation réaliste de la couche de collage ? Contactez-nous.