Cohesive zone model identification in mode I for bonded composites: identification methods’ review and sensitivity analysis

Identification des modèles de zones cohésives en mode I pour des assemblages composites collés : état de l'art et analyse de sensibilité

Agathe Jaillon (1) , Julien Jumel (2) , Frederic Lachaud (1) , Eric Paroissien (1)

1 ICA - Institut Clément Ader
2 I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux

Adhesive bonding is most of the time modelled using cohesive zone models, whichare defined by traction-separationlaw shapes. However, the fact that TS law shape is empirically chosen rather than being measured can lead to erroneous behavior predictionwhen using inverse minimization. Moreover, it can be assumed that the mechanical response chosen to identify the TS law parameters might have an influence. A review of the existing measuring methods shows that most of the time, TS parameters are chosen from load-displacement curves, which is the most straightforward mechanical response to obtain.However, the development of digital image correlation (DIC) has enabled the access to more data, such as adherends’ deflection and rotation along the overlap and at loading point. The latter can be directly used to obtain the integral J, which once differentiated can directly give the TS law. Adherends’ deformation can also be measured usingresistive strain gauges. Therefore, the different identification methods need to be sorted according to their sensitivity to the parameters. To do so, a numerical testcampaign has been carried out, using an analytical modelin order to evaluate the mechanical responses’ sensibility to the chosen law shape parameters

l existe de nombreuses méthodes pour déterminer les modèles de zone cohésives en mode I. Une de ces méthodes consiste à réaliser une optimisation inverse sur les données d’essais mesurées en présupposant une forme de loi de traction-séparation. Classiquement, elle est choisie de forme bilinéaire. Cependant, en raison du développement des techniques de mesure avec notamment la corrélation d’image numérique ou le placement de jauges de mesures résistives, différents types de réponses mécaniques peuvent être obtenus.Il apparait alors possible que l’estimation des paramètres dépende de la réponse mécanique choisie.Une revue des différentes méthodes de mesures utilisées lors d’essais DCB en mode I a donc été réalisée.Cette étude a permis de mettre en évidence que les plus utilisées sont la courbe force-déplacement, l’intégrale J, les jauges (backface strain) et l’analyse de la flèche et rotation des substrats.Un modèle analytique a ensuite été mis en place afin de simulerleurs sensibilités aux paramètres du modèle de zone cohésive. Cette étude permet de mettre en évidence l’influence des paramètres de la loi de traction-séparation. Ces résultats sont ensuite nuancés par une analyse des contraintes expérimentales et théoriques de ces méthodes

Mots clés: DCB; Cohesive Zone Model; Sensibility; Comparative Study; Digital Image Correlation

Mots clés: sensibilité; tude comparative; Corrélation d’image numérique; DCB; Modèle de zone cohésive

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Agathe Jaillon, Julien Jumel, Frederic Lachaud, Eric Paroissien. Identification des modèles de zones cohésives en mode I pour des assemblages composites collés : état de l'art et analyse de sensibilité. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02420787⟩