La ricerca sugli adesivi al Politecnico di Torino

1. Stato della Ricerca Italiana sui Sistemi di Giunzione Vicenza, 27-28/3/2008 La ricerca sugli adesivi al Politecnico di Torino Luca Goglio Dipartimento di Meccanica Politecnico di Torino

2. Gruppo di ricerca • Attrezzature • Macchine di prova Schenck (meccanica) e Dartec (idraulica) 100 kN • Drop dart (2 m), drop tower (10 m) • Dispositivi pneumatici per prove ad alta velocità di carico (trazione e compress.) • Split Hopkinson testing bar • Pendolo Charpy strumentato • Centraline estensimetriche • Centraline per controlli a ultrasuoni • Codici FEM (Nastran, Ansys, Hyperworks Radioss, Madymo, …) • Componenti • Prof. Giovanni Belingardi • Prof. Massimo Rossetto • Prof. Luca Goglio • Prof. Massimiliano Avalle • Prof. Giorgio Chiandussi • Ing. Lorenzo Peroni • Dottorandi, borsisti, assegnisti • Dipartimento di Meccanica - c.so Duca degli Abruzzi, 24 - 10129 Torino • Laboratorio di Affidabilità e Sicurezza - p.za Sant'Eusebio, 5 - 13100 Vercelli Sedi operative:

3. Attività Principali argomenti • Stress analysis / ottimizzazione dei giunti incollati • Previsione della resistenza statica – criteri di progetto • Resistenza statica di giunti ibridi • Comportamento a impatto di giunzioni o componenti incollati • Controllo non distruttivo a ultrasuoni • Comportamento degli adesivi ad alta velocità di deformazione • …

4. Principali cooperazioni e progetti • “Sviluppo di tecnologie di processo per la fabbricazione di componenti metallo plastici destinati ad applicazioni autoveicolistiche” • “Criteri di resistenza ed integrità di giunzioni strutturali incollate” • Henkel-Loctite • “Criteri di cedimento e calcolo a resistenza di giunti incollati soggetti a caricamento monotono” • Super Light Car – VI Programma Quadro UE Progetto Finalizzato Materiali Speciali per Tecnologie Avanzate - CNR (1998-2000) PRIN 1999 software, presentato nel 2004, per il calcolo dei giunti (in cooperazione con le università di Genova e di Reggio Emilia) PRIN 2004 Progetto di un veicolo a scocca alleggerita, con la partecipazione dei principali costruttori europei 2005-09

5. adhesive layer steel sheet steel sheet adhesive layer steel sheet steel sheet Stress analysis / ottimizzazione dei giunti incollati Cianfrinatura dell’estremo dell’aderendo, profilatura del bordo dello strato adesivo per ridurre la concentrazione di tensione Giunti a T Giunti “lap shear” Investigating the effect of spew and chamfer size on the stresses in metal-plastics adhesive joints (G. Belingardi, L. Goglio, A. Tarditi)Int. J. of Adhesion and Adhesives 22 (2002), pp. 273-282

6. Stress analysis / ottimizzazione dei giunti incollati Semplice sostituzione saldatura/adesivo Ottimizzazione di scatolati ottenuti per incollaggio Soluzione ottimizzata per l’adesivo Stress flow in thin-walled boxbeams obtained by adhesive bonding joining technology (G. Belingardi, G. Chiandussi)Int. J. of Adhesion and Adhesives 24 (2004), pp. 423-439

7. T +dT T 1 1 1 N N +dN y 1 1 1 Adher. 1 M + dM M 1 1 t 1 s xy yy x t T +dT T 2 2 xy 2 N N +dN 2 2 2 Adher. 2 M dx M + dM 2 2 2 Previsione della resistenza statica – stato di tensione Prove per ottenere il cedimento sotto diverse condizioni di sollecitazione Diverse geometrie, spessori, sovrapposizioni, … Tensioni “strutturali” (modello Bigwood-Crocombe)

8. Previsione della resistenza statica – criterio di progetto Luogo dei cedimenti nello spazio delle tensioni st→ inviluppo limite Tensioni di picco al limite di proporzionalità 2%(adesivo Loctite 330) le barre mostrano 1 scarto tipo A simple failure criterion for the design of adhesive joints (L. Goglio, M. Rossetto, E. Dragoni)Structural Adhesives in Engineering VII, Bristol (UK), 2004 Design of adhesive joints based on peak elastic stresses(L. Goglio, M. Rossetto, E. Dragoni)Int. J. of Adhesion & Adhesives, in press Base concettuale del S/W (in cooperazione con Univ. di Reggio E., Genova)

9. Resistenza di giunzioni ibride incollate/clinciate Clinciatura + adesivo Luogo dei cedimenti

10. Resistenza assiale di elementi saldati/incollati Confronto di diverse soluzioni (saldatura a punti e/o adesivo) Experimental results on the axial crushing behaviour of hat-section thin-walled beam assembles by adhesive bonding results (G. Belingardi, M. Avalle, R. Fizzotti, A.Tarditi)ATA Conference 2001, Paper 01A1043, Florence (Italy), May 2001

11. Comportamento torsionale di scatolati incollati • Doppie sezioni a C incollate (prove comparative su estrusioni di Al) • Attrezzatura speciale per applicare il carico di torsione • Assenza di distacchi anche a deformazione elevata Torque (Nm) Twist angle (deg)

12. Impatto assiale di elementi incollati Confronto fra i comportamenti di sezioni di differenti forme torre di caduta 10 m Impact behaviour of bonded built up beams: experimental results (G. Belingardi, L. Goglio, M. Rossetto)Int. J. of Adhesion and Adhesives 25 (2005), pp. 173-180

13. 70 60 50 (MPa) 40 30 sR,max 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 (MPa) tR,max Resistenza all’impatto (taglio-trazione) Luogo dei cedimenti nel diagramma st Impact rupture of structural adhesive joints under different stress combinations(L. Goglio, M. Rossetto)Int. J.of Impact Engineering 35 (2008), pp. 635–643

14. interfaccia I Y Y k'' k''' metallo s Y Y k' k Y k +1 interfaccia 0 liq. accopp. Amplitude (V) Before bonding After bonding Time (s) Controllo non distruttivo a ultrasuoni (1) Basato sulla riflessione delle onde all’interfaccia metallo/adesivo Caso degli strati adesivi “spessi” Decremento (rapporto fra picchi) mediato su n riflessioni Indice di adesione decremento zona in esame decremento metallo Ultrasonic testing of adhesive bonds of thin metal sheets (L. Goglio, M. Rossetto)Non Destructive Testing & Evaluation Int. 32 (1999), pp. 323-331

15. x s adherend 2 adhesive adherend 1 s x t Y Y Y Y Y transducer 1 2 3 4 5 200 40 2 20 80 1 6 7 2 8 3 bonding 9 4 area 10 5 1.2 Before bonding After bonding 1.1 1.0 Adhesion index 0.9 0.8 0.7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Zone OK OK OK OK OK NO NO NO NO NO Controllo non distruttivo a ultrasuoni (2) Caso degli strati adesivi “sottili” (anaerobici) Problemi dovuti all’interferenza con l’eco di fondo dal secondo aderendo  soltanto il primo picco è utilizzabile Esempio (Loctite 648) Ultrasonic testing of anaerobic bonded joints (L. Goglio, M. Rossetto)Ultrasonics 40 ( 2002), pp. 205-210

16. Caratterizzazione meccanica di adesivi Prove su campioni di adesivo Determinazione delle costanti elastiche mediante misure estensimetriche

17. Schema per la trazione strain rate crescente  Comportamento ad alto strain-ratedi adesivi epoxy (1) Compressione proiettile barra di trasmissione barra incidente provino High strain-rate compression and tension behaviour of an epoxy bi-component adhesive(L. Goglio, L. Peroni, M. Peroni, M. Rossetto)Int. J.of Adhesion & Adhesives, in press

18. Comportamento ad alto strain-ratedi adesivi epoxy (2) Misure sperimentali Elaborazione dati High strain-rate compression and tension behaviour of an epoxy bi-component adhesive(L. Goglio, L. Peroni, M. Peroni, M. Rossetto)Int. J.of Adhesion & Adhesives, in press Identification of the strain rate parameters for structural adhesives(E. Fancello, L. Goglio, L. Stainier, J.M. Vassoler) J.of Adhesion Science & Technology, in press Modelli costitutivi

19. aa mater. a y sqq srq srr r q x mater. b ab Argomenti in corso di st udio • Campo di tensione singolare: determinazione dello Stress Intensity Factor (SIF) senza uso del FEM Ricerca di una relazione con le tensioni di picco strutturali A two-term stress function approach to evaluate stress distributions in bonded joints of different geometries (P.Lazzarin, M. Quaresimin and P. Ferro) J. of Strain Analysis 37 (2002), pp. 385–398. • Comportamento statico e a impatto di assemblaggi incollati