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Gonzalez, David. "Durabilité des assemblages collés du génie civil : effets du vieillissement hygrothermique aux échelles micro- et macroscopiques." Clermont-Ferrand 2, 2006. https://theses.hal.science/docs/00/65/93/80/PDF/Gonzales.pdf.
Full textAbstract:
La durabilité des assemblages collés du génie civil est abordée à travers deux approches complémentaires aux échelles micro et macroscopiques. La zone interfaciale pâte de ciment / adhésif époxy est d'abord caractérisée par micro-analyse thermique (µTA) et microscopie électronique, ce qui a permis de révéler l'existence d'une interphase polymère (gradient de TG dans l'adhésif à proximité du substrat) et d'une zone de transition (pénétration du polymère dans le substrat). Par ailleurs, l'effet du vieillissement hygrothermique se traduit par la plastification du réseau époxy à court terme et par une reprise du processus de réticulation à plus long terme. La résistance mécanique des assemblages collés est ensuite étudiée au moyen d'un test de clivage. Avant vieillissement, la rupture des assemblages est généralement cohésive dans le support cimentaire. Le vieillissement hygrothermique engendre un affaiblissement de l'interface et déplace le lieu de fissuration vers la zone de transition
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Montois, Patrick. "Durabilité de joints collés structuraux époxyde / alliage de titane : application à l'étude d'une interphase modèle." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT045H.
Full textAbstract:
"Le contact entre un adhésif époxyde et la surface d'un alliage de titane peut donner lieu à d'importantes interactions. Il se crée alors dans le joint collé une interphase épaisse. La formation de cette interphase peut, sous certaines conditions de mise en oeuvre être favorisée ou limitée au maximum. Lorsqu'on mesure l'énergie de rupture de tels systèmes par le test de clivage en coin, on constate que si l'interphase s'est formée, elle affaiblit la résistance de l'assemblage. En revanche, la résistance au vieillissement hydrothermique est supérieure. Dés lors, il nous est apparu nécessaire de caractériser l'interphase sous la forme d'un réseau massique. L'étude par rhéométrie et par gravimétrie de l'adhésif pur et d'un adhésif modifié par contact avec l'alliage de titane (simulant l'interphase), sous forme massique, montre un comportement différent entre l'adhésif "non modifié" et l'adhésif "modifié" et une résistance accrue de ce dernier au vieillissement chaud/humide. "
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Hassoune, Bouchra. "Étude d'une liaison par adhésion alumine poreuse-polymère." Bordeaux 1, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR10545.
Full textAbstract:
Ce travail consiste en la réalisation à l'échelle 1 puis en l'étude des propriétés mécaniques et physico-chimiques de la liaison par adhésion des éléments en céramique avec une jonction en polymère. La réalisation d'une telle structure génère des contraintes internes dans la jonction, observées par analyses rhéologique et photoélasticimétrique et quantifiées macroscopiquement par modélisation mécanique grâce aux éléments finis. La résistance mécanique et à la corrosion chimique de la liaison soumise à différents milieux agréssifs acide et basique est analysée. Une étude de l'interface céramique/polymère est ainsi menée à l'échelle microscopique, en utilisant différents moyens de caractérisation mécanique (test de rupture) et physico-chimiques (microscopies, spectroscopies, calorimétries, mouillabilité).
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Țîntatu, Andreea. "Étude des mécanismes de vieillissement hydrique à l’échelle locale et de leur influence sur le comportement mécanique d’assemblages collés." Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2023. http://www.theses.fr/2023ENTA0004.
Full textAbstract:
Le collage structural est une technique d’assemblage de plus en plus utilisée dans le milieu industriel. Dans le domaine naval, ou plus généralement maritime, en présence d’eau de mer, la prédiction de l’effet de l’humidité sur le comportement mécanique des assemblages collés est d’une importance capitale. L’objectif de cette thèse est d’étudier la diffusion de l’eau dans un matériau adhésif époxy bicomposant et de proposer une stratégie de modélisation simplifiée du comportement mécanique d’un tel adhésif au sein d’un assemblage collé de type joint à simple recouvrement, en prenant en compte les effets du vieillissement hydrique. Tout d’abord, une analyse expérimentale de l’absorption d’eau dans l’adhésif est réalisée par gravimétrie et tomographie aux rayons X. La présence de pores dans le joint polymère permet une compréhension locale de l’évolution de la cinétique de diffusion, ce qui conduit au choix final et à la validation d'un modèle de diffusion. Ensuite, sur la base d’essais expérimentaux, le comportement à long terme de l’adhésif étudié est caractérisé pour différents niveaux d’absorption d’eau. Un modèle élément fini 1D enrichi est ensuite développé, permettant la modélisation multi-physique d’un joint à simple recouvrement, de manière robuste et efficace. Des simulations par éléments finis 2D et des essais sur assemblages sont enfin réalisés à des fins de validationStructural bonding is an increasingly used industrial assembly technique. In the naval, or more generally maritime, field, in the presence of seawater, the prediction of the effect of humidity on the mechanical behavior of bonded assemblies is of paramount importance. The aim of this thesis is to study water diffusion in a two-component epoxy adhesive material, and to propose a simplified modeling strategy for the mechanical behavior of such an adhesive in a single-lap joint bonded assembly, considering the effects of water aging. First, experimental analysis of water absorption in the adhesive is performed using gravimetry and X-ray tomography. The presence of pores in the polymer joint allows us to understand the local evolution of diffusion kinetics, leading to the final choice and validation of a diffusion model. Then, based on experimental tests, the long-term behavior of the investigated adhesive is characterized for different amounts of absorbed water. An enriched 1D finite element model is then developed, enabling the multi-physics modeling of a single lap joint robustly and efficiently. Finally, 2D finite element simulations and tests are carried out for validation purposes
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Gonzales, David. "Durabilité des assemblages collés du génie civil : effets du vieillissement hygrothermique aux échelles micro- et macroscopiques." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00659380.
Full textAbstract:
La durabilité des assemblages collés du génie civil est abordée à travers deux approches complémentaires aux échelles micro et macroscopiques. La zone interfaciale pâte de ciment / adhésif époxy est d'abord caractérisée par micro-analyse thermique (µTA) et microscopie électronique, ce qui a permis de révéler l'existence d'une interphase polymère (gradient de TG dans l'adhésif à proximité du substrat) et d'une zone de transition (pénétration du polymère dans le substrat). Par ailleurs, l'effet du vieillissement hygrothermique se traduit par la plastification du réseau époxy à court terme et par une reprise du processus de réticulation à plus long terme. La résistance mécanique des assemblages collés est ensuite étudiée au moyen d'un test de clivage. Avant vieillissement, la rupture des assemblages est généralement cohésive dans le support cimentaire. Le vieillissement hygrothermique engendre un affaiblissement de l'interface et déplace le lieu de fissuration vers la zone de transition
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Coulaud, Magali. "Rôle des interfaces et interphases dans les assemblages collés." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0098/these.pdf.
Full textAbstract:
Notre objectif a été de mieux comprendre le rôle que joue chaque interface et interphase au sein des assemblages collés. Pour cela nous avons étudié différents systèmes industriels représentatifs des assemblages utilisés à l’heure actuelle dans l’aéronautique. Le collage de nos assemblages industriels sur substrats en aluminium et en alliage de titane (Ti-6Al-4V) est assuré par un primaire anti-corrosion et un adhésif, tous deux à base de formulations époxydes/amines. Pour le premier assemblage métal/métal, il s’est avéré que le primaire polymérisait lors du séchage, formant une seconde couche en plus de l’adhésif. Mais ce primaire assure une bonne adhérence entre le substrat et l’adhésif. Par contre le durcisseur était en excès dans l’adhésif sous forme d’agrégats, ce qui affaiblissait l’assemblage. Pour le deuxième assemblage métal/métal, le primaire interdiffusait dans l’adhésif conduisant à une morphologie et des propriétés identiques à celles de l’adhésif. Par contre, une séparation de phase entre le thermodurcissable et le thermoplastique présent dans la formulation, conduisant à des nodules TD dans une matrice TP, engendrait une couche thermodurcissable d’environ 1µm en contact avec la surface du substrat. C’est au niveau de cette transition morphologique que l’assemblage est le plus faible. Notre étude s’est portée aussi sur la formation d’une interphase à la surface d’un substrat composite époxyde avec fibre de carbone suite à une photo oxydation par irradiation aux ultraviolets. Il s’est avéré que la photo oxydation plastifiait la surface du substrat par coupure de chaînes et créait des structures carbonyles sur le réseau époxyde. Suite à ce traitement, la tenue mécanique de l’assemblage était meilleurThe aim of this work was to understand the role of each interface and interphase in the adhesive bonded joints. In this way, various industrial systems mimetics of the aeronautics used adhesive joints were studied. The joining of the industrial adhesive bonded joints on the aluminium and titanium (Ti-6Al-4V) substrates is ensured by an anti-corrosion primer and an adhesive, both contening epoxy / amine formulation. For the first adhesive bonded joint metal/metal, it proved that the primer polymerized during the drying, forming a second layer addect to the adhesive one. But this primer ensures a good adherence between the substrate and the adhesive. The hardener was in excess in the adhesive under the form of aggregates, which weakened the joint. For the second metal / metal adhesive joint, the primer was interdiffused in the adhesive, leading to identical morphology and properties to the adhesive. A phase separation between the thermoset and the thermoplastic present in the formulation, leading to TD nodules in a TP matrix, generated a thermoset layer of approximately 1µm in contact with the surface of the substrate. This morphological transition is the weakness of the adhesive joint. The last study was the formation of the interphase on the surface of an epoxy with carbon fibre composite substrate following a photo-oxidation by irradiation to the ultraviolet rays. It proved that photo oxidation plasticized the surface of the substrate by cut of chains and created carbonyls structures on the epoxy network. Following this treatment, the mechanical resistance of the adhesive joint was better
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Piasecki, Frédéric. "Résines polyépoxydes nanostructurées aux propriétés d’adhésion et à la tenue au vieillissement améliorées." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14945/document.
Full textAbstract:
La recherche de solutions innovantes pour améliorer les performances des assemblages collés structuraux, particulièrement sensibles à l’humidité, est un défi académique à fort potentiel applicatif. Cette thèse s’inscrit donc dans ce contexte pour proposer l'élaboration de nouvelles formulations de résines polyépoxydes résistantes au vieillissement en environnement humide. La diffusion de molécules d’eau au sein de réseaux polyépoxydes provoque une diminution de leurs propriétés thermo-mécaniques et de l’adhérence lorsqu'ils sont utilisés sous forme de joints collés. L’eau se trouve alors sous forme libre ou liée par une ou plusieurs liaisons hydrogène. Les dégradations induites sont dépendantes des conditions de vieillissement (température et degré d’humidité imposé), qui influencent la cinétique de diffusion de l’eau et la quantité totale absorbée. Ces dégradations sont également intimement liées à la nature de l’adhésif époxyde utilisé. La deuxième partie de cette étude a consisté à développer des formulations de réseaux polyépoxydes permettant l’amélioration de la tenue au vieillissement grâce à l’incorporation de copolymères à blocs. Notre choix s’est porté sur des copolymères triblocs POE-POP-POE. Nous avons pu mettre en évidence la capacité des nanostructures obtenues à établir des interactions avec les molécules d’eau. Ces liaisons faibles multiples permettent de limiter les dégradations des propriétés mécaniques par l’eau. Le vieillissement des réseaux nanostructurés permet de souligner une amélioration significative de la durabilité avec une conservation des propriétés mécaniquesThe research of innovations to improve the performance of structural bonded-joints, too much sensible to humid aging, is an academic key-lock with a huge impact on technologies. This thesis have been proposed within the scope of the development of new epoxy resins able to resist to aging in humid condition. Diffusion of water is responsible of the decrease of mechanical properties and the loss of adhesion properties in many structural assemblies. In this kind of hydrophilic networks, water can be free or linked by one or several hydrogen bonds. We prove that the chemical and mechanical degradations depend on aging conditions (temperature and humidity level). The diffusion kinetics and the final amount of absorbed water is also strongly dependant on the chemical nature of epoxy resin.The second part of this work deals with the development of new epoxy resins formulations allowing the improvement of durability thanks to the incorporation of blocks copolymers, such as POE-POP-POE triblocks copolymers. Their capacity to self-organize allows the creation of nanodomains capable to establish interactions with water molecules, acting as nano-tanks. The presence of water in nano-domains tends to limit the degradation of mechanical properties of the epoxy matrix. Aging of nanostructured epoxy resins emphasize considerable improvements on durability with conservation of mechanical properties
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Robert, Alain. "Recherche d'une méthodologie de caractérisations d'adhésifs en vue d'une sélection pour un collage composite-composite." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT039G.
Full text
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Pecheraux, Véronique. "Influence de la nature de la surface métallique sur la formation d'une interphase dans un système métal-époxyde : conséquences sur le comportement des joints collés." Mulhouse, 1989. http://www.theses.fr/1989MULH0135.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est, dans le cas du collage structural adhésif/métal, de rechercher une éventuelle modification des propriétés mécaniques de l'adhésif dans une couche proche de l'interface avec le substrat. Pour un adhésif époxy en contact avec des substrats métalliques de différentes natures, l'étude de la réticulation a été effectuée par enthalpimétrie différentielle à balayage de température et en viscoélasticimérie. Cette étude a montré que les caractéristiques thermodynamiques de la réaction de réticulation sont dépendantes de la nature du substrat métallique et de la surface de contact adhésif/métal. L'influence du métal consiste d'une façon générale en une activation de la réaction de réticulation, conduisant à une sur-réticulation de l'adhésif à proximité du substrat. En pratique, cette sur-réticulation peut se traduire par une baisse de performance des assemblages collés. Elle se manifeste par une rupture à proximité de l'interface avec le substrat, la zone sur-réticulée étant plus fragile. Par contre, ce phénomène affecte peu le comportement au vieillissement des joints collés
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De, Barros Silvio Romero. "Modèle d'interface pour la simulation du comportement des assemblages collés." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2005. http://www.theses.fr/2005VERS0010.
Full textAbstract:
Les collages sont de plus en plus employés dans l'industrie. Le manque d'outils numériques fiables et efficaces pour la prédiction de la capacité de charge de ce type d'assemblage limite encore leur application. La rupture d'un joint collé est le résultat de l'évolution et de l'interaction de plusieurs process complexes de dégradation dans la couche de colle. Le modèle d'interface endommageable proposé dans cette thèse permet la modélisation de la dégradation du collage pendant toute la phase de chargement. Ce modèle, issu de ceux employés pour la modélisation de la dégradation interlaminaire dans les composites, a été implanté dans le code de calcul industriel CAST3M. Cette implantation a été validée par comparaison avec des approches de type Mécanique Linéaire de la Rupture et avec d'autres types de modèles d'interface endommageable. La difficulté, en utilisant ce type de modèle, est justement l'identification des paramètres mécanique de l'interface. Ces paramètres sont valables uniquement pour la colle, le matériau des substrats et les traitements de surface pour lesquels ils ont été identifiés. Les essais sur les structures collées sont donc pour l'instant indispensables. L'un des objectifs du travail réalisé est l'identification des paramètres. Cette identification est basée sur des mesures acoustiques non destructives des caractéristiques initiales du collage (raideurs) et sur des mesures mécaniques destructives (énergies critiques). L'objectif final de cette étude est d'avoir un outil numérique capable d'apporter la fiabilité et l'efficacité dont l'industrie a besoin pour développer davantage l'utilisation du collage comme méthode d'assemblage structuralThe use of adhesive in composite and metalic components has become increasingly popular. However, the lack of reliable and effient computational tools for the prediction of the load-carrying capacity of such type of junctions have severely limited their range of application. Failure of adhesively bonded joints is the result of the evolution and interaction of several complex degradation processes in the adhesive layer. The damage interface model proposed in this study allows modelling the joints degradation during all the loading phase. This model, which originates from those employed for the analysis of delamination in composites laminates, has been implemented as a part of the finite element code CAST3M. Its implmentation was validate by comparison with Linear Fracture Mechanics models and width other damaging interface models. The difficulty, by using this type of model, is precisely the identification of the interface mechanical parameters. These parameters are valid only for the adhesive, material and the surface treatments for which they were identified. The tests on the bonded structures are thus essential. In this work, the identification of the interface parameters is based on nondestructive acoustic measures (stiffnesses) and on destructive mechanical measures (critical energies). The idenfication procedure is validated by the study of other geommetric configurations of a bonded joint. The aim of this work is to have a numerical tool able to bring the reliability and the effectiveness that the industry needs to develop the use of adhesive joints as a method of structural assembly
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Grangeat, Romain. "Durabilité des assemblages collés en environnement humide : instrumentation par capteurs à fibre optique." Thesis, Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019NANT4066.
Full textAbstract:
Les assemblages collés étant de plus en plus utilisés dans le monde industriel, il est important d’étudier leurs comportements à long termes. Ce manuscrit se compose de quatre chapitres. Le premier permet de positionner ces travaux de recherche dans un contexte industriel et académique afin d’introduire les différentes problématiques abordées. Dans un second temps, le procédé de mise en œuvre d’un adhésif structural époxy est étudié. Ce procédé est ensuite contrôlé à l’aide d’un capteur à fibre optique basé sur la réflexion de Fresnel. Le troisième chapitre, quant à lui s’oriente autour de la diffusion d’eau et de la mesure de teneur en eau locale au sein de l’adhésif. Les différents résultats obtenus sur la mise en œuvre et sur le vieillissement permettent d’introduire le dernier chapitre. Celui-ci s’intéresse exclusivement aux assemblages collés. Tout d’abord, les interphases sont mises en évidence au cours leurs créations lors de la réaction de réticulation. Leurs propriétés diffusives par rapport à l’eau sont ensuite caractérisées. Pour terminer, un modèle hygroélastique est déterminé, afin de simuler la prise en eau et les contraintes hygroscopiques au sein d’un assemblage colléA bonded assemblies are increasingly used in the industrial world, it is important to study their long term behavior. This manuscript consists of four chapters. The first one makes it possible to place this research work in an industrial and academic context in order to highlight the different scientific locks reached. In the second chapter, the process of manufacturing an epoxy structural adhesive is studied. This process is then controlled using a fiber optic sensor based on Fresnel reflection. The third chapter focuses on the study of water diffusion and the measurement of local water content in the adhesive. The different results obtained on the manufactured process and on the ageing allow to introduce the last chapter. This one is exclusively interested in bonded assemblies. First of all, the interphases are highlighted during their creations during the crosslinking reaction. Their diffusive properties in relation to water are then characterized. Finally, a hygroelastic model is determined, in order to simulate the water uptake and hygroscopic stresses within a bonded assembly
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Djilali, Toufik. "Élaboration d'une solution de collage pour les assemblages travaillant à haute et basse température : le Joint Multi-adhésif : mise en oeuvre de la solution technologique et prédiction de son comportement en service." Toulouse, INPT, 2007. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000625/.
Full textAbstract:
Une solution d'assemblage par collage des modules de puissance utilisés dans le ferroviaire à basse et haute température est développée dans ce travail. Nous proposons l'utilisation d'un Joint Multi-Adhésifs (JMA) qui se compose de deux types d'adhésifs, un adhésif résistant à haute température et un adhésif résistant à basse température. Ces deux adhésifs sont disposés sous forme de trois joints séparés et mis côte à côte. Afin de valider ce concept pour notre application, nous avons formulé des adhésifs hybrides époxyde/silicone de différentes nuances. Puis, une caractérisation thermomécanique globale a justifié la sélection de deux nuances à utiliser au sein du JMA. L'étude de leur tenue au vieillissement thermo-oxydatif isotherme a permis de déduire les mécanismes de dégradation les plus probables. De plus, lors du vieillissement isotherme des adhésifs, la prédiction de la perte de masse est réalisée par la technique de la courbe maîtresse, et le comportement en fluage par la méthode de la superposition temps/temps de vieillissement. Des simulations numériques ont permis de dresser une cartographie des contraintes lors dune sollicitation dynamique telle que le fluageThis work is dealing with a bonding solution associating two adhesives in a same joint without interdiffusion for railways transport application. This concept, called Multi-Adhesive Joint, is a combination of an adhesive for high temperatures use (High Temperature Adhesive (HTA)) and another for low temperatures (LTA) because of a large temperature range in use. We have formulated and thermo-mechanically tested epoxy/silicone "hybrid" adhesive by changing the silicone content. From ageing studies in several thermal conditions, degradation behaviours are investigated and predictive laws are established. In addition, numerical simulations modelize the mixed-joints behaviour subjected to creep solicitations
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Nguyen, Thi-Hoa-Tam. "Modèle d’endommagement des assemblages collés : identification et application à la description d’un essai de vieillissement accéléré." Paris Est, 2008. http://pastel.paristech.org/5199/01/manuscrit_final_NGUYEN.pdf.
Full textAbstract:
Ce résumé ne figure pas dans la thèse elle même. Nous reprenons ici celui présent dans le formulaire d'enregistrement de thèse soutenue : Parmi les trois chapitres de cette thèse, le premier est consacré à une étude bibliographique sur la durabilité des assemblages collés. Il décrit notamment les principaux modèles d'endommagement et les méthodes d'optimisation permettant d'identifier les paramètres du modèle. Le second chapitre présente la théorie prévisionnelle retenue ainsi qu'une étude paramétrique pour mieux cerner la signification physique des coefficients du modèle. Le dernier chapitre confronte les simulations théoriques avec différentes campagnes expérimentales. Une approche inverse est d'abord mise en oeuvre pour identifier les paramètres théoriques dans le cas d'assemblages collés sollicités en traction ou en cisaillement. La même approche est ensuite utilisée pour identifier le comportement en fluage d'assemblages soumis à un vieillissement accéléré. Les valeurs des paramètres correspondants aux états initiaux et vieillis sont enfin analysées à la lumière des évolutions microstructurales du joint adhésif.
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Bordes, Mélanie. "Etude du vieillissement des liaisons adhésives en milieu marin pour application offshore." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0026/these.pdf.
Full textAbstract:
Le travail de thèse, s’inscrit dans le contexte offshore, et vise à mieux appréhender le comportement à long terme des assemblages collés en milieu marin, en vue d’un remplacement des soudures sur les plateformes offshores. Une méthodologie expérimentale a été mise en place pour alimenter un modèle original de comportement mécanique en vue de prédire la durée de vie des structures collées en milieu marin. Les objectifs de ce travail sont multiples, le premier est de déterminer les mécanismes et cinétiques de dégradation des assemblages collés. Dans un premier temps, nous avons donc étudié l’absorption d’eau des adhésifs sous forme massive dans différentes conditions de vieillissement et évalué son influence sur leurs propriétés physico-chimiques et mécaniques. En parallèle, la caractérisation mécanique de deux types d’assemblage collé en vieillissement a été réalisée. Le second objectif était de développer un modèle numérique des assemblages en prenant en compte l’évolution des propriétés des adhésifs massifs en vieillissement. Pour cela, nous avons développé un modèle par éléments finis du comportement hygromécanique des assemblages expérimentaux sous Comsol Multiphysics. La validité de ce modèle a été évaluée par les résultats expérimentaux obtenus sur les assemblages en vieillissement. En parallèle, une méthode de contrôle non destructif des assemblages en vieillissement basée sur la spectroscopie d’impédance a été développée et appliquée pour le suivi de prise en eau des adhésifs massifs et en assemblageThis thesis work was performed with a view to offshore applications, and the aim is to improve understanding of the long term behaviour of adhesive bonding in a marine environment, in order to replace welding by adhesive bonding on offshore platforms. An experimental method has been developed to collect the data required for a numerical model, to predict the life expectancy of adhesively bonded structures. There are several objectives, the first is to understand the mechanisms of failure of adhesively bonded joints and to evaluate the kinetics of their degradation. So, in a first step, the water absorption of bulk adhesives has been studied under different aging conditions, and its influence on the mechanical and physico-chemical properties of the adhesives was evaluated. In parallel, the mechanical characterization of two kinds of adhesively bonded assemblies during aging was performed. The second objective is to develop a finite element model of the hydro-mechanical behaviour of assemblies, taking into account the evolution of the properties of the bulk adhesives during aging. The validation of this model has been evaluated by comparison with the experimental results obtained from the study of the aging of adhesively bonded assemblies. In parallel, a method of non destructive control of adhesively bonded assemblies has been developed, based on Impedance Spectroscopy which has been applied to the measurement of the water uptake of bulk adhesive and assembled joints
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Verdet, Mathieu. "Étude du comportement à long terme de systèmes d'assemblages par goujons collés en conditions climatiques variables." Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27530.
Full textAbstract:
La technique des goujons collés dans les structures bois allie performances mécaniques et esthétisme. Elle répond au besoin de conservation du bâti pour le domaine de la rénovation et au besoin d’assemblages de plus en plus rigides et résistants en construction neuve avec l’avènement des structures bois de grandes ampleurs et l’arrivée de nouveaux produits tels que le bois lamellé croisé (CLT). De nombreuses études de caractérisation mécanique ont été menées au cours de ces 35 dernières années. L’enquête menée auprès des professionnels et experts en vue de l’introduction de cette technique dans l’Eurocode 5 a néanmoins révélé des attentes et lacunes particulières vis-à-vis des connaissances sur le comportement des assemblages multi-tiges, le choix des adhésifs, le comportement à long terme du collage et les techniques de contrôle qualité. Les travaux de cette thèse, menés en collaboration entre l’université de Bordeaux et l’Université Laval (Québec, Canada), ont pour objectif d’apporter des réponses sur le comportement mécanique des adhésifs, et assemblages sous sollicitation thermique et d’initier les développements sur le comportement à long terme et les assemblages multi-tiges. Les principaux résultats sont issus de travaux expérimentaux et numériques valorisés sous la forme d’articles scientifiques. Les essais mécaniques dynamiques menés sur une colle polyuréthane (PUR) et une résine époxy (EPX) entre 30°C et 120°C mettent en avant des différences importantes de raideur et de dégradations entre les deux adhésifs. Exposés à la chaleur, les assemblages sont eux aussi affectés avec des pertes de raideur et de résistance dès 40°C, en amont de la température de transition vitreuse et de la dégradation des adhésifs. Amené à suivre le régime de température extérieur, l’assemblage doit par sa conception être isolé afin de prévenir les risques aux états limites de service (ELS) et aux états limites ultimes (ELU). Très peu de données sont disponibles dans la littérature sur le comportement à long terme des assemblages goujons collés. L’étude du fluage ajoute une dimension temporelle aux problématiques de raideur. La base de données expérimentales collectée dans ces travaux repose sur 12 campagnes d’essais de 1 à 2 mois en conditions climatiques régulées en température et humidité relative, ou variables (service classe 1). Chargement et climat influent sur le glissement, mais aussi sur la durée de vie. Si des disparités sont présentes entre EPX et PUR, les études menées à 20°C et 50°C révèlent à nouveau l’importance de prendre en considération la température, notamment aux ELS. L’étude en régime variable illustre de son côté la sensibilité du système aux variations de température et d’humidité. L’étude de la répartition des efforts en fonction de la raideur des goujons est choisie comme fil conducteur pour investiguer le passage vers des éléments multi-tiges. Un modèle 3D mono-tige aux éléments finis est tout d’abord développé pour prendre en compte l’orthotropie du bois et regarder l’influence du centre de moelle jusqu’à présent négligée. Par la suite ce modèle est étendu aux configurations multi-tiges afin de simuler différentes configurations d’essais. Un prototype d’essai de caractérisation mécanique des assemblages multi-tiges est finalement présenté.Glued-in rods have successfully been used for connections or reinforcement of timber structures. With the development of tall and large timber buildings and new products such as Cross Laminated Timber (CLT), there is an increasing need for connections that provide high stiffness and strength. Timber connections using glued-in rods have a general aesthetic appeal, and take advantage of the structural adhesives that provide a high stiffness and load capacity. During the last 30 years, multiple applications have been developed for renovation and new construction. In parallel, numerous investigations have characterized the mechanical performance of these connections, but harmonized design rules are not available. A lack of knowledge on the multiple-rod connections, on the choice of adhesives, on long-term effects and on the control of quality is identified by a recent study and must be investigated before a new submission to Eurocode 5. This thesis is performed in the framework of collaboration between Université de Bordeaux (France) and Université Laval (Canada). Objectives are focused on the mechanical performance of adhesives and glued-in rod connections under elevated temperature, on the development of creep tests and the investigations of multiple-rod connections. This study combines experimental and finite element modelling results, which are presented in the form of scientific articles. A Dynamic Mechanical Analysis (DMA) on one polyurethane (PUR) and one epoxy (EPX) adhesives followed by static tensile tests on the connections with small-diameter steel glued-in rods have been conducted at different temperatures. High differences in stiffness are observed between the two adhesives. Glued-in rod connections with the EPX and PUR adhesives demonstrate significant losses of stiffness and resistance beyond 40°C, before the glass transition temperature of the adhesive. Following the outside temperature, connections must be insulated to prevent excessive slip and risk of failure at the Serviceability Limits State (SLS) and at the Ultimate Limit States (ULS). Few data on the long-term effects are available in the literature. In this work, 12 campaigns of creep tests, adding time effects to previous work, have been performed. Glued-in rod connections were tested during one to two months in a conditioning room where temperature and relative humidity were controlled or in a room with a variable climate representative of service class 1. Disparities were observed between EXP and PUR. Creep tests conducted at 20°C and 50°C revealed an important role of the temperature, particularly for SLS. Creep tests in variable climate illustrated the sensibility of connections to the temperature and humidity variations. The stiffness and stress distribution in multiple-rod connections were investigated. First, a 3D model was developed to observe the influence of the wood orthotropy on the stiffness and stress distribution in a connection with a single rod. Then, the model was extended to multiple-rod connections to simulate different loads and boundary conditions. Finally, a prototype of a connection with multiple glued-in rods was tested.
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Mario, Olivier. "Étude du vieillissement des assemblages structuraux acier/aluminium : influence de l’environnement sur le dimensionnement." Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1512.
Full textAbstract:
L’objectif de cette étude est de s’intéresser au comportement d’un adhésif structural chargé de type époxydique, à l’état massique d’une part et au sein d’un assemblage réalisé entre deux substrats métalliques d’autre part, afin de dimensionner une structure uniquement collée, un train arrière de voiture dont la traverse est en acier et les bras en aluminium. Les analyses des joints ont mis en évidence le rôle prépondérant joué par la microstructure. Les charges de talc sont constituées de feuillets dont les énergies de cohésion inter-feuillets sont très faibles. Après la réticulation à haute température, au cours du refroidissement, des contraintes vont se localiser autour de ces charges et conduire à un endommagement responsable de la chute des propriétés élastiques du joint. La conséquence première est que la contrainte à rupture du joint est directement reliée à la fraction de charges. La diffusion d’eau dans la matrice polymère se fait selon une cinétique non fickienne. L’eau est présente dans une première phase, liée aux sites polaires du polymère, et dans une seconde, sans interaction avec la matrice. Les propriétés mécaniques et physico-chimiques mesurées sur l’adhésif massique varient proportionnellement à la concentration d’eau présente dans l’adhésif. Ce modèle, transposé aux joints collés permet là aussi de parfaitement modéliser les évolutions des propriétés mécaniques en fonction du vieillissement. L’ensemble de ces résultats rassemblé au sein d’un modèle même numérique permet de connaître précisément l’état d’une structure après vieillissement et permet donc ainsi de dimensionner la structure industrielle souhaitéeThe objective of this work is to study the behaviour of a filled structural epoxy adhesive, in both its bulk state and as used to form a bonded assembly realised between two metallic substrates. This behaviour has to be characterised in the initial state but also after hydrothermal ageing, in order to dimension a bonded structure. Microscopic analyses underline the dominating role played by the microstructure. The fillers (of talc especially) are composed of layers with weak, cohesive, inter-layer energy. After crosslinking at high temperature, and during cooling, stresses are induced around these fillers and lead to local damage, responsible for the reduction of the elastic properties of the joint. Under strain, the talc layers exfoliate and create a microscopic crack network in the joint. The final crack leading to failure passes preferentially through these fillers. The first consequence is that the maximum stress is directly linked to the fractional filler content. Water diffusion into the polymer matrix follows non-Fickian kinetics. Water is present in a first phase, linked to the polar sites of the polymer, and in a second phase, without interaction with the matrix. The mechanical and physicochemical properties measured on the bulk adhesive vary proportionally with the water concentration within the adhesive. This model, transposed to the adhesive bonded joints, also allows us to describe the evolution of mechanical properties according with ageing. All these results gathered together in a numerical model allow us to know the state of a structure after ageing and allow us to dimension the desired industrial structure
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Evieux, Jérôme. "Durabilité de joints adhésifs structuraux en milieu chaud humide : application au packaging en électronique de puissance." Toulouse, INPT, 2002. http://www.theses.fr/2002INPT018G.
Full textAbstract:
L'augmentation de la densité de composants dans les circuits électroniques de puissance (technologies d'intégration) implique outre les problèmes thermiques, la définition de nouveaux matériaux et de procédés d'assemblage. La fiabilité des joints collés structuraux à substrats céramique (radiateur en nitrure d'aluminium-AIN) et thermoplastique (collecteur en polyétherimide-PEI) utilisés pour le packaging de modules de puissance refroidis par eau, est l'une des préoccupations. Afin d'augmenter la durabilité des assemblages en milieu chaud humide, la méthodologie de travail consiste premièrement à optimiser les traitements de surface des substrats et à vérifier l'inertie chimique de l'adhésif époxyde vis-à-vis du milieu agressif. Deuxièmement, un moyen d'évaluation de la dégradation interfaciale des joints est requis pour prédire le comportement des joints à long terme. Les traitements de surface, par voie physique, et respectueux de l'environnement ont été étudiés par de multiples moyens de caractérisation (MEB, AFM, XPS, mouillabilité. . . ). Un test de clivage asymétrique, après analyse numérique, a été mis au point pour évaluer la dégradation interfaciale des joints AIN/époxyde et PEI/époxyde dans le milieu de vieillissement. Les essais soulignent le rôle bénéfique des traitements de surface et permettent de fournir une prédictionrapide et fiable de la tenue à long terme des joints collés structuraux.
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Gaillard, François. "Collage des aciers inoxydables : traitement de surface, caractérisation, mesures d'adhérence." Lyon 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LYO10043.
Full text
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Chaignaud, Stéphanie. "Durabilité des assemblages élastomère/métal en milieu marin." Toulon, 2003. http://www.theses.fr/2003TOUL0012.
Full textAbstract:
Les antennes acoustiques utilisées en milieu marin sont équipées de membranes élastomères, collées ou vulcanisées sur des boîtiers métalliques. En immersion et sous protection cathodique elles peuvent subir la délamination cathodique. Les objectifs de cette étude sont de mettre au point une méthode permettant un suivi non destructif de la délamination et de comprendre la formation et la dégradation des joints adhésifs. La Spectroscopie d'Impédance Electrochimique est choisie pour suivre la délamination cathodique au cours du vieillissement et un circuit électrique équivalent modélise les phénomènes électrochimiques résultants. Différentes analyses sont également réalisées sur les matériaux seuls, les assemblages non vieillis ainsi que sur les surfaces délaminées après dégradation. Des mécanismes de formation des assemblages et ceux à l'origine de la délamination cathodique sont alors proposés. Enfin, une configuration présentant une tenue optimale à la délamination est définieImmersed acoustic modules are made of a rubber membrane glued or vulcanised on a metallic housing. When they are submitted to a cathodic protection, they can undergo cathodic delamination. The aims of the study are to develop a test enabling a non-destructive follow-up of the delamination and to understand the formation and the de gradation of rubber to metal joints. Electrochemical Impedance Spectroscopy test is chosen to follow cathodic delamination during the ageing and an equivalent electrical circuit models electrochemical phenomena occurring. Several analyses have also been realised on materials alone, on joints ~ before ageing and on delaminated surfaces after de gradation. Formation and degradation J' mechanisms are then proposed. Finally, a configuration offering an optimum resistance to delamination is defined
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Amat, Pascal. "Etude et optimisation d'un interface collé axisymétrique assurant la fermeture d'un réservoir composite sous pression et chargement thermique." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30027.
Full textAbstract:
L'ultrafiltration presente un caractere novateur dans le domaine de la distribution d'eau potable. Cette filtration, a l'echelle moleculaire, a necessite le developpement de dispositifs particuliers. Le module d'ultrafiltration etudie est constitue d'un tube en materiaux composites pourvu de deux plaques en resine epoxyde qui maintiennent les fibres filtrantes. La prevision de la tenue mecanique d'un tel ensemble est difficile car la reticulation de la resine est ni homogene, ni complete. Une modelisation numerique preliminaire et des mesures de deformation du module sous pression ont contribue a la mise en place d'un plan d'etude base sur la correlation d'une demarche experimentale et d'une modelisation adaptees. Nous avons teste la tenue mecanique de l'interface colle plaque/tube sur des maquettes moins couteuses que les veritables modules et faisant intervenir les memes materiaux. Les premieres mesures de deformees ont permis de concevoir un banc d'essais adapte. Ce dernier a ete realise, il permet de reproduire les phases de fonctionnement du module et d'effectuer des mesures extensometriques avec acquisition de donnees. La rupture de l'interface plaque/tube a ete observee sur ce banc, mais aussi par emission acoustique. La modelisation des differents aspects du comportement mecanique a necessite la recherche prealable des caracteristiques mecaniques de la plaque en resine et du tube bobine. Celles-ci ont ete determinees par recalages d'analyses modales experimentales et numeriques. Une modelisation par elements finis incompatibles a ensuite ete realisee et completee par des essais de rupture thermique a basse temperature controles par emission acoustique. L'ensemble des resultats experimentaux a permis de valider un critere de rupture, et de mettre en evidence l'influence de la temperature de transition vitreuse de la resine. Enfin, des solutions ameliorant les performances de l'assemblage colle plaque/tube ont ete developpees, modelisees et experimentees dans des environnements thermiques varies, et ont permis la recherche d'une configuration geometrique optimum de l'interface
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Wong, King Jye. "Moisture absorption characteristics and effects on mechanical behaviour of carbon/epoxy composite : application to bonded patch repairs of composite structures." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00949293.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce mémoire avait pour objectif d'étudier le processus de la pénétration d'eau dans les composites en carbone/époxyde dans un premier temps, et dans un deuxième temps, d'étudier l'effet de la prise en eau par ces matériaux sur les performances mécaniques des composites et leur joints collés. L'intégration de ces phénomènes physiques dans la modélisation numérique est d'une grande importance dans la prédiction de la durabilité d'une structure en composite subissant un vieillissement hygrothermique. Par conséquent, ce travail consiste non seulement en des observations expérimentales, mais aussi en des simulations numériques. Des corrélations entre les résultats obtenus permettent d'une part de mieux comprendre ce qui se passe dans un système composite avec l'assemblage collé soumis à des charges mécaniques, de l'initiation d'endommagement jusqu'à la rupture finale ; d'autre part, de valider un modèle numérique robuste dans le but de la conception et de l'optimisation. Les originalités de ce travail se situent à différents niveaux en proposant : 1. un nouveau modèle de diffusion à deux-phases permettant de mieux décrire l'effet de l'épaisseur des stratifiés sur la pénétration de l'eau; 2. un nouveau modèle RPM " Residual Property Model " afin de prévoir la dégradation des propriétés mécaniques due à la prise en eau ; 3. une nouvelle loi de traction-séparation linéaire-exponentiel pour décrire la courbe-R observée dans les essais DCB en mode I pur sur les composites stratifiés afin de les intégrer plus facilement dans les modèles numériques
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Bergara, Tomas. "Réversibilité de l'adhérence dans des assemblages structuraux modèles." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14445.
Full textAbstract:
La démontabilité des assemblages collés structuraux est une nouvelle problématique liée à l’augmentation de l’utilisation de la technologie du collage dans de nombreux secteurs industriels et de la prise en compte de l’éco-conception dans les processus industriels. Peu de travaux ont été menés à ce jour sur cette thématique qui représente un véritable verrou technologique pour la diffusion de la technologie d’assemblage par collage. Une des voies utilisées et détaillées dans la présente étude est basée sur l’incorporation, dans une formulation d’adhésif, d’un additif organique solide possédant un point de sublimation dans une gamme de température connue.Ainsi, l’étude de l’influence de la reformulation par incorporation de l’additif montre qu’en dépit de la réactivité entre cette molécule et certains composants de la formulation de l’adhésif, les propriétés de mise en œuvre et les caractéristiques thermo-mécaniques ne sont pas drastiquement modifiées et restent compatibles avec une utilisation industrielle.Le mécanisme de démontabilité est basé sur la diffusion du gaz libéré par la réaction de sublimation de l’additif jusqu’aux interfaces où les contraintes générées induisent une rupture interfaciale. Néanmoins, le désassemblage est grandement fonction de la nature de la surface des substrats assemblés. Une compétition a lieu entre le travail nécessaire pour faire croître les bulles à l’interface et le travail des forces d’adhésion.L’efficacité de ce procédé de démontabilité a été éprouvée dans le cadre de tests de validation des segments du tore d’un télescope. L’assemblage réalisé avec un adhésif incorporant un additif spécifique permet de transmettre d’importantes contraintes mécaniques puis après une phase d’activation, de se désassembler avec des contraintes résiduelles nullesStructural adhesives are nowadays widely used in numerous industries like automotive, aerospace, avionics or microelectronics … for many reasons such as easy processing or weight and cost savings. A strong effort has been achieved so far to enhance the level of adherence in structural assemblies and in this particular case a new challenge appears: the easy dismantling of structural bonded joints. This innovative concept results from industrial constrains like maintenance or recycling needs.This work studies a process which offers a simple and efficient solution to the disassembling of structural bonds. Based on the use of specific additives activated by heating at a certain temperature, this new technology allows the drastic decrease of the bonding performance and allow the dismantling in a very short time. It fulfills the main characteristics required by this application, like no change in processing (implementation, curing conditions,…) and no or slight modification of the mechanical properties. The results of the influence of adding additive is evaluated.This process is based on the incorporation. of specific chemicals in the adhesive or primer formulations. These additives are selected according to specific properties like decomposition temperature. An innovative aspect of this technology lies in the localization of the dismantling. The first step of the additive action is migration from the bulk of the adhesive to the interface. In a second time, once at the interface, the decomposition gases generated by the additive (mainly steam and nitrogen) induce constrains and stresses. After a certain time, theses stresses are sufficient enough to overcome the adhesion forces and the adhesive debonds from the substrate, adhesive failure occurs. One logical consequence of this interfacial action is the use of a dismantling primer, which enables to improve the efficiency of the technology and allows additive savings.This work proposes mecanisms based on experimental results in order to explain what happens in the adhesive bulk and on the interfaces. Finally, an application of this process is described related to the use of debondable adhesive for structural coupling during ground tests in the frame of GAIA telescope. Its main structure is a multi segments brazed torus in silicon carbide. In order to test each segment, a structural and debondable epoxy adhesive was developed, allowing structural bonding at room temperature and easy dismantling with interfacial failure after thermal activation. After testing and dismantling, segments were reused for final application
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Bouquet, Françoise. "Relations entre les propriétés physico-chimiques de surface de l'acier AISI 304 après différents traitements et le comportement mécanique d'assemblages collés." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD475.
Full textAbstract:
Quinze gammes de traitement de surface de l'acier inoxydable AISI 304 avant collage ont été étudiées. Les objectifs de cette étude étaient de sélectionner une gamme de traitement de surface qui puisse accroître les performances d'adhésion des joints collés et d'apporter une contribution à la compréhension des mécanismes d'adhésion et de décohésion après vieillissement. Le comportement mécanique des assemblages collés a montré que les anodisations en milieu acide nitrique et en milieu sulfochromique procuraient des performances très élevées après vieillissement humide. Des corrélations entre les propriétés physico-chimiques et les performances mécaniques ont été établies.
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Bourahla, Hamid. "Etude par impédancemétrie et viscoélasticimétrie de la réticulation et du vieillissement d'un adhésif structural : cas d'un assemblage métal-adhésif-métal." Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO10180.
Full textAbstract:
L'assemblage metal/adhesif/metal considere dans ce travail est constitue de deux substrats en acier inoxydable (z6 cn 18-9) et d'un adhesif en film (fm 96). La reticulation au sein du joint colle est suivie par des methodes non destructives: in situ par impedancemetrie electrique et ex situ par analyse thermomecanique dynamique. Des tests mecaniques de traction-cisaillement et de flexion trois points ont permis d'evaluer les performances mecaniques de ces assemblages. L'etude en continu de la reticulation montre que le minimum de viscosite est associe a une resistance electrique minimale et a une constante dielectrique maximale. La fin de la reaction est detectee lorsque ces parametres ne varient plus. On observe egalement en fin de polymerisation un phenomene de separation de phases. Le role important du traitement de surface prealable de l'acier et de l'epaisseur du film d'adhesif sur les proprietes du joint est mis en evidence par les modifications de la temperature de transition vitreuse et de la constante dielectrique. Les resultats montrent l'existence a proximite immediate du metal d'une zone de forte densite de reticulation. Le comportement de ces joints en atmosphere chaude et humide est etudie en suivant l'evolution des parametres electriques et viscoelastiques de l'assemblage en fonction de la duree du vieillissement. On peut ainsi mettre en evidence la presence d'une eau structurale et d'une eau libre, responsables des phenomenes de gonflement, de plastification et de degradation. La presence de la zone fortement reticulee a proximite du metal, confere au joint colle, en limitant la diffusion de l'eau, une meilleure durabilite
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Khammassi, Sabrine. "Nanotechnology and bonded joints : an investigation of the mechanical performance of an adhesive doped with nanofillers." Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2021. http://www.theses.fr/2021ENTA0021.
Full textAbstract:
Le collage structural est une technique d’assemblage de plus en plus demandée aujourd’hui dans beaucoup de domaines comme l’automobile, l’aéronautique, l’aérospatial, l’industrie navale et ferroviaire. La qualité d’un adhésif est un important paramètre pour garantir la fiabilité et la durabilité d’un assemblage collé. On sait qu’une fausse conception d’un joint collé, un mauvais choix d’adhésif ou même un traitement de surface mal réalisé pourra avoir des conséquences spectaculaires voire dramatiques. En termes de performance, l'ajout de nanoparticules à base de carbone à l'adhésif peut contribuer à améliorer les performances des assemblages collés. Dans cette étude, des adhésifs renforcés par trois types de nanacharges sont développés. En effet, l'adhésif DGEBA a été renforcé avec des nanotubes de carbone (CNT), des nanoplaquettes de graphène (GNP) et du noir de carbone (CB) avec différentes fractions massiques (1wt.%, 2wt.% et 5wt.%). L'objectif global est l'étude de l'influence du type, de la fraction massique et des dimensions des nanocharges sur le comportement mécanique de la colle et de l’assemblage collé. Les résultats ont montré que chaque type d'adhésif renforcé par des nanocharges possède un bon potentiel en termes de comportement mécanique sous des sollicitations statiques et dynamiques. Cependant, la présence d'une fraction massique élevée de nanoparticules a tendance à entraîner une dégradation par rapport à l'adhésif pur en raison du changement de morphologie de la microstructure et des interactions physico-chimiques. Et afin de quantifier la résistance à l’endommagement de l’adhésif dopé par des nanocharges et démontrer la compatibilité de l'adhésion avec divers substrats, des essais DCB et ENF ont étaient réalisés sur des assemblages Aluminium/aluminium et Composite/composite. De plus, des modèles numériques avec prise en compte de l’endommagement de la colle dopée ont été développés et validés avec les résultats expérimentaux. Cette étude démontre que le type, la fraction massique, la taille et la forme des nanocharges jouent un rôle important dans l'amélioration des performances des assemblages collésAdhesively bonded joint is a joining technique that is increasingly in a request today in many fields such as the automotive, aerospace, and naval. The adhesive selection is an important parameter to guarantee the reliability and durability of an adhesively bonded joint. It is well known that the wrong design of a bonded joint, the wrong choice of adhesive, or even a poorly executed surface treatment can have dramatic consequences. In terms of performance, the incorporation of carbon-based nanoparticles into the adhesive improves the performance of bonded joints. In this study, DGEBA adhesive doped by three kinds of nanofillers is established. Indeed, the adhesive has been doped with carbon nanotubes (CNT), graphene nanoplatelets (GNP), and carbon black (CB) with different mass fractions (1wt.%, 2wt.%, and 5wt.%). The overall objective is to study the influence of the type, mass fraction, and dimensions of the nanofillers on the mechanical behavior of the adhesive and the bonded joint. The results showed that each type of adhesive reinforced with nanofillers has a good potential in terms of mechanical behavior under static and dynamic loadings. However, the presence of a high mass fraction of nanoparticles tends to lead to degradation compared to the neat adhesive due to the transformation in microstructure morphology and physicochemical interactions. In addition, to quantify the damage resistance of the nanofiller-doped adhesive and demonstrate the adhesion compatibility with various kinds of substrates; DCB and ENF tests were performed on aluminum/aluminum and composite/composite bonded joints. Besides, numerical models taking into account the damage of the doped adhesive were developed and validated with the experimental results. This study demonstrates that the type, mass fraction, size, and shape of nanofillers play an important role in improving the performance of the adhesively bonded joints
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Delozanne, Justine. "Durabilité des époxys ; application au collage structural aéronautique." Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0071/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’étude multi-échelle du vieillissement d’assemblages collés à base de colle époxy employés dans le domaine aéronautique. Dans leurs conditions de service, ces matériaux sont soumis à un vieillissement humide, qui peut s’accompagner d’un vieillissement thermique essentiellement lors des phases de décollage des avions. De telles conditions rendent difficiles la prédiction de la durée de vie basée uniquement sur le suivi des propriétés mécaniques des assemblages (par des tests de cisaillement simple ou de clivage) lors d’essais de vieillissement normalisés qui prévalent, pour le moment, dans l’industrie. Notre objectif était donc une étude du vieillissement à l’échelle moléculaire afin d’en dériver, à terme, des lois cinétiques prédisant la vitesse de dégradation. Une première étape a mis en lumière les différences existantes entre le vieillissement humide (rupture adhésive) et thermique (rupture cohésive). La rupture cohésive observée en vieillissement thermique nous a conduits à étudier les mécanismes responsables de la chute de ténacité des époxys. Nous avons ainsi étudié les mécanismes de dégradation de l’adhésif, de deux de ses systèmes « représentatifs » (DGEBA-DDS et TGMDA-DDS). L’analyse des produits de dégradation dans ces réseaux et leurs composées modèles nous a conduits à élaborer un schéma cinétique intégrant la réactivité des principaux sites d’oxydation (sites au voisinage de certains hétéroatomes) qui peut décrire en partie l’oxydation des systèmes simples DGEBA-DDS et TGMDA-DDS mais devra être converti en modèle de co-oxydation (c’est-à-dire intégrant la participation simultanée de plusieurs sites) à la fois pour décrire plus complétement l’oxydation des systèmes simples mais surtout pour traiter des matériaux industriels de formulation complexe. Dans une dernière partie, nous nous sommes intéressés à la spécificité des assemblages collés lors d’un vieillissement humide. Cette dernière partie montre la nécessité de bien comprendre les phénomènes de diffusion à l’interface, et dans des matériaux oxydés, pour pouvoir prédire la durée de vie des adhésifs époxys employés pour les assemblages collésThis thesis deals with a multi-scale study of the ageing of bonded assemblies based on epoxy adhesive used in the aeronautical field. In service conditions, these materials are subjected to humid ageing, which can be accompanied by thermal ageing essentially during the take-off phases of aircraft. Such conditions make it difficult to predict lifetime based only on the study of the mechanical properties of the assemblies (by single lap shear stress or wedge tests) in standardized ageing tests, which, for the moment, prevail in the industry. Our objective was therefore a study of ageing at the molecular scale in order to derive forward kinetic laws predicting the kinetics of degradation. A first step highlighted the differences between humid ageing (adhesive failure) and thermal aging (cohesive failure). The cohesive rupture observed in thermal ageing led us to study the mechanisms responsible for the decrease in toughness of the epoxies. We studied the mechanisms of degradation of the adhesive as well as two of its "representative" systems (DGEBA-DDS and TGMDA-DDS). The analysis of degradation products in these networks and their model compounds led us to develop a kinetic scheme introducing the reactivity of the main oxidation sites (site near certain heteroatoms) which can partly describe the oxidation of simple systems. In the future, DGEBA-DDS and TGMDA-DDS will have to be converted into a co-oxidation model (that means integrating the simultaneous participation of several sites) to describe entirely the oxidation of simple systems but especially for handled industrial materials of complex formulation. In a last part, we were interested in the specificity of bonded assemblies during humid aging. This last section displays the need to understand diffusion phenomena at the interface, and in oxidized materials, to predict the lifetime of epoxy adhesives used for bonded assemblies
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Tchalla, Tatiana Siwavi. "Durabilité d'assemblages métal/élastomère en milieu marin." Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0121/document.
Full textAbstract:
Dans des contextes industriels spécifiques, coller un revêtement épais élastomère à des canalisations en acier constitue le meilleur moyen de les protéger de la corrosion en milieu marin. Ce travail de thèse a principalement pour objectif de mieux appréhender le comportement à long terme de ces assemblages acier/colle/revêtement en milieu marin. Deux approches complémentaires ont été définies. La première se base sur des outils statistiques pour traiter les données de caractérisations physico-chimiques des matériaux issus des assemblages utilisés en service depuis plus de trente ans. A partir de ces données hétérogènes (les assemblages sont différents en termes de formulations des matériaux, de procédé de collage et de conditions de vieillissement); des groupes homogènes présentant des scénarios de vieillissement identiques ont été identifiés et les mécanismes majeurs de dégradation du revêtement ont été établis. La seconde approche se focalise sur les assemblages actuellement utilisés dans les opérations de rénovation. Une démarche expérimentale a donc été mise en place en laboratoire afin d’accélérer de manière contrôlée le vieillissement des matériaux et assemblages. Les objectifs sont multiples. Pour chaque matériau (revêtement et colle), il s’agissait de comprendre les mécanismes de dégradation et les cinétiques d’absorption d’eau qui expliquent les évolutions de propriétés mécaniques et physico-chimiques observées au cours du vieillissement. De même, les interfaces ont été caractérisées et les paramètres de procédé qui influent sur la tenue de l’interface métallique ont été identifiés. Cette approche découplée a permis de mieux comprendre le comportement en milieu marin de l’assemblage d’étude à partir de celui des matériaux et interfaces présentesIn some industrial applications, bonding rubber coatings to metallic pipelines is a suitable solution to protect them from marine corrosion. This study deals with the long term behavior of such metallic coated pipelines in a marine environment. Two different approaches have been developed. The first focuses on degradation data of pipelines used for around thirty years in normal service conditions. As these bonded assemblies are different in terms of material formulations, manufacturing processes and aging conditions, statistical tools were used to identify homogeneous groups with identical aging mechanisms. Also, based on these results, the main degradation mechanisms of the rubber coating were established. The second approach focused on pipelines used currently in renovation operations. An experimental methodology was developed in the laboratory to accelerate aging processes. The bulk materials, surfaces and interfaces were characterized physically, chemically and mechanically before and after natural sea water ageing. This enabled an understanding of the mechanisms and kinetics governing adhesion and degradation to be developed. It also allowed the influence of sea water aging on the failure strength of the assembly of interest to be investigated
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Léger, Romain. "Contribution à l'étude de la durabilité des structures collées soumises à des efforts mécaniques après vieillissement humide." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00518367.
Full textAbstract:
Une étude sur la durabilité d'assemblages collés en milieu chaud et humide est proposée dans ce manuscrit. L'objectif a été de construire un outil numérique capable de prédire le comportement mécanique après vieillissement des assemblages collés en vue de leurs dimensionnements. A cette fin, une importante étude expérimentale a été menée sur un adhésif structural de type époxy chargé élastomère et des assemblages collés simple recouvrement acier/époxy/acier, destinés à des applications du secteur automobile. Les résultats de ces essais ont permis le développement d'un modèle de diffusion non linéaire physiquement motivé, capable de prédire la pénétration de l'eau dans l'adhésif pour une température donnée et les contraintes qui en résultent. Ces dernières ont été obtenues grâce à une loi de comportement thermohydromécanique couplée, développée spécialement pour l'adhésif structural. Toutes ces lois ont été intégrées dans un modèle éléments finis capable de simuler l'essai de traction/cisaillement sur l'assemblage avec ou sans vieillissement. L'impact du vieillissement sur la tenue de l'adhésif et/ou de l'interface dans l'assemblage a été discuté pour améliorer la compréhension des observations expérimentales.
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Bresson, Grégory. "Collage fiable pour l’espace : influence de la qualité des procédés et dimensionnement des assemblages." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14360/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est de qualifier l’utilisation du collage structural en remplacement des solutions d’assemblage conventionnel dans les applications lanceur spatiaux. Si les gains potentiels tant en terme opérationnel qu’en terme de performance ne sont plus à démontrer il reste à mettre en place une démarche de dimensionnement qui garantisse le niveau important de fiabilité requis. Deux adhésifs structuraux de types époxydes ont été étudiés : l’EA9394 et le SW2216. Un travail important d’analyse physico-chimique des surfaces a été mené pour mettre en place un procédé d’assemblage stable et performant. L’analyse mécanique des liaisons collées a montré que l’adhésif subit en situation des sollicitations combinées de traction et de cisaillement. Un dispositif dérivé des essais Arcan à été proposé qui permet d’obtenir la réponse du film de colle sous forme de courbe contrainte déplacement relatif des substrats. La résistance mécanique mesurée au moyen des essais Arcan mais également sur le matériau adhésif montre une forte dispersion liée à un taux de porosité important mais également à une microstructure très hétérogène constituée d’une matrice époxyde et mélangée à des particules d’aluminium (adhésif EA9394). Enfin, le collage a été étudié à une échelle plus macroscopique en tentant de proposer un dimensionnement de liaison pour le lanceur démonstrateur Arcadia. Les lanceurs étant des structures à symétrie de révolution, un modèle semi-analytique de liaison collée axisymétrique a été développé.Ce travail a permis la mise en place d’une démarche d’analyse mettant en avant les analyses à l’échelle du film, de la liaison et de la structure pour mettre en évidence les nombreux phénomènes à l’origine d’une ruine prématurée de la liaison. Cette optimisation multiéchelle doit être conduite pour maximiser la résistance spécifique de la liaison en assurant le niveau de fiabilité requis pour cette application spatialeThe objective of this study is to qualify the use of structural bonding as a replacement for conventional assembly solutions in space launcher applications. Potential benefits in fabrication and of final performance are already known, but it remains to establish a design approach to guarantee the high level of reliability required. Two epoxy structural adhesives have been studied: EA9394 and SW2216. A study of the physico-chemistry of surfaces has been effected in order to find a stable and strong bonding process. Mechanical analysis of bonded connections revealed that the adhesives could be subjected in use to mixed loadings in tension and shear. A device derived from Arcan tests has been proposed in which it is possible to obtain adhesive layer responses as stress/relative deformation for different substrates. Mechanical strength measured with the Arcan device and also on the bulk adhesive material revealed a high variability coming from a significant porosity fraction but also due to a highly heterogeneous microstructure constituted of epoxy matrix and aluminium particles (EA9394adhesive). Bonding has been studied on a macroscopic scale proposing connection design for the demonstration Arcadia launcher. A rocket being an axially symmetrical structure, a semi-analytical model of axisymmetric bonded connections has been developed. This study resulted in the finalisation of an analysis approach pointing to scale analysis of the adhesive layer, connection and structure in order to emphasise the many phenomena which could cause early bond failure. This multiscale approach should be effected to increase specific assembly strength while assuming the required reliability level for this spatial application
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Joannès, Sébastien. "Caractérisation mécanique et outil d'aide au dimensionnement des collages structuraux." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00288527.
Full textAbstract:
Ces dernières années, le collage structural est devenu une technique d'assemblage particulièrement prisée par l'industrie des transports. Son développement est néanmoins ralenti par des restrictions sévères et des règles de dimensionnement qui demeurent quelque peu empiriques. Aujourd'hui encore, les méthodes de caractérisation et les outils basés sur la méthode des éléments finis ne sont pas toujours appropriés aux applications industrielles. Ce travail de thèse a consisté à développer une démarche expérimentale et numérique permettant d'envisager un outil d'aide au dimensionnement des collages structuraux. Pour caractériser mécaniquement l'adhésif au sein d'un assemblage, un dispositif expérimental dérivé du système de M. ARCAN est employé. Celui-ci permet de faire varier la direction de chargement tout en conservant un état de contrainte relativement uniforme au sein du joint. S'appuyant sur les observations expérimentales, un modèle de comportement non linéaire basé sur un critère de Drucker-Prager généralisé est alors proposé. Un éclairage particulier sur la morphologie de la microstructure apporte des éléments concernant les mécanismes d'endommagement. Afin de surmonter les contraintes informatiques industrielles (raffinement du maillage, temps CPU, etc.), un outil numérique a été développé. Celui-ci est basé sur la version-p de la méthode des éléments finis qui permet de conserver des maillages « industriels » avec une description raisonnable des joints collés. Cet outil est apparu assez performant pour détecter les effets de bord sur des maillages grossiers. Ce travail constitue un premier pas vers une prédiction simplifiée de la tenue mécanique des collages structuraux.
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Houhou, Noureddine. "Durabilité des interfaces collées béton/renforts composites : développement d'une méthodologie d'étude basée sur un dispositif de fluage innovant conçu pour être couplé à un vieillissement hygrothermique." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00765147.
Full textAbstract:
Le programme de recherche développé dans le cadre de cette thèse a pour principal objectif de concevoir, réaliser et valider une méthodologie d'étude des effets du vieillissement des interfaces collées, basée sur l'utilisation d'un dispositif de fluage innovant pouvant être couplé à un vieillissement hygrothermique. Celui-ci reprend la configuration classique de joint à double recouvrement mais permet de solliciter sous charge constante l'assemblage collé béton/composite. Il présente de plus certaines spécificités (zones de joint non sollicitées, compatibilité avec une machine d'essai à simple recouvrement existante,...) qui permettent de recueillir un grand nombre de résultat expérimentaux complémentaires. En premier lieux, nos travaux présentent une synthèse bibliographique retraçant le contexte du renforcement par composites collés et précisant les principaux mécanismes physico-chimiques susceptibles d'affecter la durabilité des adhésifs. Le manuscrit décrit ensuite les travaux expérimentaux menés pour étudier le comportement mécanique et physico-chimique des deux adhésifs sélectionnés pour la réalisation des joints collés béton/composites. Finalement, une approche prédictive basée sur i) des tests de fluage thermo-stimulés, ii) sur l'application du Principe de Superposition Temps-Température et iii) sur l'utilisation du modèle rhéologique de Burger, a permis de proposer un modèle de fluage non linéaire pour chacun des deux systèmes de colle. La seconde partie des travaux expérimentaux concerne la conception et la validation d'un dispositif innovant destiné à la caractérisation du comportement en fluage des interfaces collées béton/composite. Un élément important du cahier des charges de ce dispositif était d'en limiter l'encombrement, de sorte qu'il soit possible de tester plusieurs corps d'épreuve dans une chambre climatique au volume réduit, en vue d'étudier les effets synergiques du fluage et du vieillissement environnemental sur la durabilité des joints collés. Dans ce contexte, un prototype capable de solliciter en fluage trois corps d'épreuves à double recouvrement réalisés avec le procédé de renforcement Sika®Carbodur®S et connectés sur un unique circuit hydraulique, a été conçu et réalisé. Les résultats issus du prototype ont permis de le valider, en vérifiant notamment le maintient dans le temps de la charge appliquée, et le comportement symétrique des corps d'épreuve à double recouvrement. Le comportement mécanique des interfaces collées s'est révélé répétable, symétrique et conforme aux diverses modélisations réalisées, soit en calculant la réponse instantanée de l'interface au moyen d'un logiciel aux Eléments Finis (E.F.) ou à partir du modèle analytique de Volkersen, soit en calculant la réponse différée de l'interface en intégrant le modèle de fluage non linéaire de l'adhésif identifié précédemment dans le calcul aux E.F.. La dernière partie des travaux présentés dans le manuscrit concerne la réalisation d'un banc complet de fluage impliquant 14 corps d'épreuves à double recouvrement. Ces corps d'épreuve sont réalisés pour moitié avec le système de renforcement Sika®Carbodur®S et pour l'autre moitié avec le système Compodex. Le banc de fluage est installé dans la salle de vieillissement hygrothermique du Département Laboratoire d'Autun (40°C ; 95% H.R.). Tous les corps d'épreuves sont sollicités en fluage par un système de chargement alimenté par un circuit hydraulique similaire à celui utilisé pour le prototype, mais complété par une centrale hydraulique régulant la pression à partir de la mesure d'un capteur de pression. Pour compléter ces caractérisations sur interfaces collées, des essais de vieillissement sont également menés sur des éprouvettes d'adhésifs massiques stockées dans la salle climatique, certaines d'entre elles étant simultanément soumises à des sollicitations de fluage
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Baudot, Alice. "Etude et mise au point de méthodes de mesures non destructives permettant de caractériser les paramètres critiques de l'adhésion sur structures collées." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4300/document.
Full textAbstract:
L’engouement pour le collage structural est important dans l’aéronautique. Actuellement, il n’existe pas de méthode de contrôle non destructive de l’adhésion dans un assemblage collé. Les méthodes de CND usuelles peuvent détecter au mieux des défauts majeurs de type décollement ou absence de colle. L’objectif de la thèse est donc de déterminer un indicateur ultrasonore en lien avec le niveau d’adhésion et la tenue structurale des assemblages collés.La première étape a consisté en l’élaboration d’éprouvettes étalons à adhésions variables de forme cisaillement simple. Trois traitements de surface différents ont été définis afin d’obtenir trois niveaux de force à rupture et donc trois niveaux d’adhésion distincts. Des cartographies détaillées du joint de colle sont obtenues par ultrasons. A l’issue des essais mécaniques les faciès de rupture sont analysés. Des contrôles supplémentaires par micro-tomographie X ont été réalisés. L’ensemble de ces essais ont permis de valider l’obtention d’éprouvettes homogènes et de niveaux d’adhésion maîtrisé. Un système expérimental spécifique a été réalisé pour développer des mesures d’acoustoélasticité qui permettent l’étude des variations locales de champ des contraintes. Pendant une sollicitation mécanique de type cisaillement simple, les variations de temps de vol dans l’aluminium en mode pulse-écho des éprouvettes sont analysées. Le dispositif est d’abord validé sur une éprouvette d’aluminium. Puis, il est démontré que sur une éprouvette de cisaillement simple, les bords d’un défaut, lieu de concentration de contraintes, sont visibles. Les simulations numériques réalisées donnent les mêmes tendancesThe enthusiasm for structural bonding is important in aeronautic. Currently there is no method to test non-destructively the adhesion in a bonded assembly. The usual NDT methods can detect the most common defects like delamination or disbond. The aim of this thesis is to determine an ultrasonic indicator related to the level of adhesion and the structural strength of bonded assemblies.The first step was the development of calibrated samples. The specimens are single lap shear joints. Three different surface treatments have been developed to obtain three different levels of ultimate tensile strength and therefore three distinct levels of adhesion. Detailed cartographies of the adhesive joint are obtained by ultrasound. After mechanical testing the fracture surfaces are analyzed. Additional tests by microtomography were performed. They were used to validate the quality of samples. The objective of standards sample is achieved. A specific control system has been achieved to use acoustoelasticty to study the stress field in the bonded assembly. The variations of time of flight in the aluminum part in pulse-echo mode during mechanical test are analysed. First, the method is validated with an aluminum test piece. Then, it is shown, for a sample with defect, the edges of a defect are visible through the increase of stresses on its borders. Numerical simulations give the same trends
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Jullien, Jean-Baptiste. "Etude de fiabilité et définition de modèles théoriques de vieillissement en très haute température pour des systèmes électronique et microélectronique." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14604/document.
Full textAbstract:
Ce travail s'intègre dans les domaines de l'analyse et de la prédiction de la fiabilité des assemblages Multi-Chip Module. Il présente l'étude de fiabilité de microcâblages filaires (wire bonding) en très haute température à partir d'essais de vieillissement et d'analyses expérimentales. Les résultats permettent d'identifier les mécanismes de dégradation et d'évaluer les températures limites d'utilisation de ces interconnexions. Il développe une étude du comportement thermomécanique des joints collés à partir d'essais de caractérisation mécanique, d'essais de vieillissement accéléré et de simulations numériques par éléments finis. Ces méthodes permettent d'évaluer la criticité des assemblages dès la phase de conceptionThis work is performed in analysis and prediction areas of Multi-Chip Module package reliability. It presents a reliability study on wire bonding in high temperature environment from aging tests and experimental analyzes. Results permit to identify degradation mechanisms and evaluate temperature limits of these interconnections. It develops a study of the thermomechanical behavior of adhesive joints from mechanical characterization tests, accelerated aging tests and finite element simulations. These methods are used to assess the criticality of packages from the design phase