Avec la demande croissante de légèreté structurelle dans la fabrication industrielle, les adhésifs souples sont de plus en plus utilisés dans des domaines tels que l'automobile, l'aérospatiale et l'électronique. La défaillance en fatigue de l'adhésif souple dans le cas d'une charge cyclique affectera considérablement l'utilisation sûre de la structure collée. Étant donné que les adhésifs mous ont tendance à présenter une viscoélasticité significative, l'étude de la déformation des adhésifs mous viscoélastiques sous une charge cyclique multiaxiale à parcours complexe a des implications importantes pour la conception de la résistance à la fatigue et l'évaluation de la sécurité des structures collées. Récemment,Équipe du professeur Jun Zhang, Université de ZhengzhouUne étude expérimentale du comportement en déformation de l'adhésif souple modifié en polyuréthane viscoélastique HP - 172b en traction uniaxiale et en charge cyclique biaxiale Multi - trajets sous contrainte contrôlée a été réalisée (Figure 1) et un modèle de structure cyclique permettant de décrire les déformations complexes décrites ci - dessus a été établi.

Figure 1 schéma du trajet de chargement à deux axes: (A) trajet proportionnel; B) la trajectoire en losange; C) un chemin circulaire; D) un chemin ovale.

Dans cette étude, on a tout d'abord préparé des échantillons d'adhésif souple en polyuréthane modifié en forme d'haltère et effectué des expériences de cycle d'étirage Uniaxial. Comme le montre la figure 2, un adhésif souple à propriétés viscoélastiques subit un fluage cyclique continu et une accumulation de déformation par cliquet sous charge cyclique. Au fur et à mesure que le nombre de cycles augmente, il se produit un ramollissement cyclique du liant souple, accompagné d'une diminution progressive de l'énergie dissipée. Pour décrire cette loi d'évolution, cette étude propose un modèle de structure viscoélastique non linéaire qui prend en compte les propriétés viscoélastiques des matériaux et construit des expressions mathématiques contenant des fonctions d'accumulation de déformation et des fonctions de pente pour prédire l'accumulation de déformation à cliquet et le comportement de ramollissement cyclique des matériaux sous charge cyclique, sur La base du modèle de Kelvin et du modèle de Maxwell matérialistes.

Figure 2 Résultats de l'essai de cycle de chargement uniaxial

Figure 3 courbes de réponse à la déformation de l'adhésif souple sous différents chemins de chargement

Étant donné que les adhésifs mous en service réel peuvent également avoir besoin de résister à une charge cyclique biaxiale, la présente étude poursuit les essais de charge cyclique biaxiale en traction prenant en compte les chemins de charge complexes. Par rapport à une charge cyclique uniaxiale, un chemin de chargement non proportionnel conduit à une accumulation plus importante de déformations de cliquet et la loi d'évolution des déformations de cliquet est fortement corrélée avec le chemin de chargement (Figure 3). Dans le cas d'une charge cyclique non proportionnelle, la déformation en traction dans différentes directions entraîne une modification de l'interaction entre les chaînes moléculaires, ce qui rend la récupération de la viscosité des chaînes moléculaires plus difficile que la charge proportionnelle se manifeste finalement par différentes lois d'accumulation de déformations à cliquet. De plus, les adhésifs mous présentent des lois d'évolution de l'énergie dissipée différentes sous différents chemins de chargement, les chemins de chargement non proportionnels correspondent à une énergie dissipée initiale et à une énergie dissipée totale plus élevées que les chemins de chargement proportionnels, ce qui suggère que les chemins de chargement non proportionnels peuvent causer plus de dommages au matériau. Pour décrire la déformation du matériau sous des chemins de chargement complexes, cette étude a développé un modèle de structure cyclique Multi - trajets biaxiaux en introduisant des coefficients de chemin de chargement. Le modèle décrit l'effet supplémentaire de différents chemins de chargement sur la contrainte de rochet du matériau en ajustant les coefficients de chemin de chargement, ce qui permet de prédire avec précision la réponse mécanique dans une situation de chargement cyclique Biaxial (Figure 5).

Figure 4 Évolution de la déformation du cliquet et de l'énergie dissipée en fonction du nombre de tours de cycle pour différents chemins de chargement

Figure 5 Comparaison du calcul du modèle avec les résultats des essais dans des conditions de chargement cyclique Multi - trajets à deux axes

En résumé, cette étude se concentre sur la relation entre la déformation du cliquet, le ramollissement cyclique et les dommages matériels dans différentes conditions de fonctionnement du chemin de chargement lors de la déformation cyclique de l'adhésif souple, et les résultats de cette étude contribuent à la conception et au développement de la résistance à la fatigue de la structure de l'adhésif souple. Il convient de mentionner: Cette étude considère le coefficient de chemin de chargement comme un paramètre lié uniquement au chemin de chargement, alors qu'en réalité, ce paramètre peut être lié au nombre de tours de cycle. La précision des prédictions théoriques peut encore être améliorée en tenant compte de la dépendance du nombre de Tours cycliques sur le coefficient de la trajectoire de chargement et en les corrigeant en conséquence.

L'étude a été publiée dans l'International Journal of fatigue sous le titre « Investigating on the Ratcheting Strain and Cyclic softening of Viscoelastic Soft Adhesive under Uniaxial and Biaxial Cyclic loadings ».