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Analyse par éléments finis (FEA) pour les colles et rubans adhésifs 3M™
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Qu’est-ce que l’analyse par éléments finis (FEA/FEM) ?
La FEA offre plusieurs avantages aux ingénieurs, notamment la capacité de prédire avec précision le comportement de systèmes complexes en contraintes, efforts et déformations, dans des conditions de charge variables. Cela permet aux ingénieurs d’identifier les problèmes potentiels et de mettre en œuvre des modifications de conception avant de créer un prototype physique. De plus, la FEA peut s’avérer économique en contribuant à réduire le nombre de prototypes physiques requis et le délai de mise sur le marché. L’outil est très flexible, capable d’analyser une large gamme de systèmes, y compris des assemblages complexes ; il peut aussi tenir compte du comportement non linéaire des matériaux. Les ingénieurs peuvent utiliser la FEA pour optimiser la conception de leurs systèmes en identifiant les matériaux, la géométrie et les conditions de charge optimaux pour obtenir les performances souhaitées. Enfin, la FEA permet de visualiser de manière détaillée le comportement du système, ce qui permet aux ingénieurs d’obtenir des informations et d’identifier les domaines à améliorer. -
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Vous êtes intéressé par les techniques de caractérisation mécanique pour la modélisation des adhésifs ? Alors, cette formation sur l’analyse par éléments finis est idéale pour vous.
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Définir les matériaux d’intérêt
Un ingénieur crée un rendu d’un assemblage avec le logiciel d’éléments finis et définit chaque matériau présentant un intérêt. Afin d'évaluer les performances au moyen de simulations, le modèle définit la géométrie des pièces, leur relation entre elles et les propriétés de leurs matériaux. Les propriétés des matériaux sont définies à l’aide d’un modèle de matériau qui décrit le comportement de celui-ci, tel que la réponse contrainte-déformation du matériau. Les modèles de matériaux sont l’une des principales entrées de la FEA et ils ont un impact direct sur la précision des résultats finaux de la FEA.
Adhésifs sensibles à la pression (ASP)Les ASP sont des adhésifs souples, flexibles et non réactifs qui forment une liaison lorsqu’une pression leur est appliquée. Le comportement de ce matériau est visco-élastique, ce qui signifie qu’en plus d’une dépendance normale à la contrainte et à la température, leur résistance est également proportionnelle à leur taux de déformation. En raison d’effets visqueux tels que la relaxation en contrainte, les propriétés mécaniques conventionnelles telles que le module de Young et le coefficient de Poisson, même obtenus à des sollicitations et des températures pertinents, ne représentent pas bien la physique de la visco-élasticité et, par conséquent, le comportement des ASP.
Colles structuralesLes colles structurales sont des systèmes réactifs capables de supporter des charges élevées (résistance au cisaillement >7 MPa). Les propriétés des colles structurales vont d’une grande flexibilité à une grande rigidité. Certaines colles ductiles peuvent subir de grandes déformations plastiques avant la rupture. La réponse mécanique des colles structurales doit être caractérisée simultanément en régime élastique et en régime plastique, et doit inclure les sensibilités à la sollicitation et à la température.
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3M occupe une position unique pour caractériser les colles
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Les colles, lorsqu’elles sont exposées à différentes conditions de charge, présentent des types de comportements mécaniques différents de ceux des matériaux standards de l’ingénierie, comme les métaux. La capture de ces effets avec un modèle de matériau nécessite des méthodes de test et d’étalonnage avancées. 3M occupe une position unique pour caractériser les colles et fournir des modèles de matériau avancés dans un format compatible avec un éventail de logiciels de modélisation par éléments finis.
Les adhésifs sensibles à la pression et les colles structurales ont des propriétés de matériau différentes qui les rendent adaptés des applications différentes. Il est important de comprendre comment ces propriétés se traduiront dans l’application. La modélisation par éléments finis (FEA) est un outil qui aide à déterminer le système adhésif le mieux adapté aux exigences de l’application.
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Fiche de données de matériau
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Le comportement des matériaux peut être inclus dans la FEA en utilisant ce que l’on appelle des fiches de données de matériaux (MDC). L’étalonnage de certains modèles qui servent à caractériser le comportement des adhésifs nécessite jusqu’à cinq types d’expériences différents (sans compter les répétitions) en fonction de la sollicitation et de la température, en plus d’expériences supplémentaires réalisées pour la validation. Étant donné que la production de fiches de données de matériaux nécessite beaucoup de savoir-faire, d’infrastructure logicielle et de tests expérimentaux approfondis, 3M a développé des fiches de données de matériaux pour les colles et rubans adhésifs 3M courants, et destinées à de nombreuses applications logicielles de FEA disponibles dans le commerce. Les MDC peuvent être demandées en utilisant le bouton ci-dessous. Bien que les modèles de matériaux disponibles dans les logiciels de FEA commerciaux ne soient généralement pas capables de couvrir tous les effets physiques tels que la visco-élasticité, l’endommagement et le ramollissement associé, le comportement en amortissement, la plasticité, etc. pour les petites déformations et les déformations finies, nous proposons diverses MDC adaptées à différentes applications. À cette fin, nous aimerions connaître quelques informations de base sur votre application afin de vous fournir la MDC la mieux adaptée à votre application.
Les MDC de 3M ont été exploitées avec succès dans une variété d’applications telles que l’évaluation de la résistance sous des charges quasi statiques ainsi que sous des charges de collision et d’impact, l’analyse de mouillage, l’analyse des décalages dus à la dilatation thermique et l’analyse de la dureté des vibrations sonores (NVH). Si vous souhaitez discuter de votre application avec l’un des experts en FEA de 3M, nous serons ravis de vous aider.
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Livre blanc sur l’analyse par éléments finis
Cliquez ci-dessous pour télécharger notre livre blanc sur l’analyse par éléments finis. Le livre blanc est divisé en 6 domaines clés : Introduction, ruptures de liaison, modélisation du continuum, modélisation de la zone cohésive, validation du modèle et conclusion.
Ingénieurs 3M et formation Ansys (PDF, 180 Ko)
Modèles de zone cohésive pour les colles structurales 3M™ (PDF, 967 Ko)
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AVERTISSEMENT IMPORTANT : Les informations, les conseils et les autres énoncés techniques contenus dans le présent document ou fournis autrement par 3M sont basés sur des dossiers, des tests ou des expériences que 3M considère comme étant fiables, mais l’exactitude, l’exhaustivité et la nature représentative de ces informations ne sont pas garanties. Ces informations sont destinées aux personnes ayant des connaissances et des compétences techniques suffisantes pour évaluer et appliquer leur propre jugement éclairé à ces informations. En particulier, le client est seul responsable de la conception de son propre produit. Cela inclut, mais sans s’y limiter, l’utilisation de la fiche de données de matériau (MDC), de l’analyse par éléments finis ou des simulations fournies par 3M. Ces informations n’accordent ni n’impliquent aucune licence au titre des droits de propriété intellectuelle de 3M ou de tiers. En outre, le client sera seul responsable de son utilisation de la MDC, y compris de tout dommage causé à ses ordinateurs ou appareils ou de la perte de données résultant du téléchargement ou de l’utilisation des données numériques, c’est-à-dire de la MDC.
SÉLECTION ET UTILISATION DU PRODUIT : De nombreux facteurs indépendants de la volonté de 3M et du seul ressort et contrôle de l’utilisateur peuvent affecter l’utilisation et la performance d’un produit 3M dans une application donnée. Par conséquent, le client est le seul responsable de l’évaluation du produit et de la détermination de son adéquation et de son application, notamment en effectuant une évaluation des risques sur le lieu de travail et en examinant toutes les réglementations et normes applicables (par exemple OSHA, ANSI, etc.). L’absence d’évaluation, de sélection et d’utilisation correctes d’un produit 3M et de produits de sécurité appropriés, ou le non-respect de toutes les règles de sécurité en vigueur, peut entraîner des blessures, des maladies, la mort, et/ou porter atteinte aux biens.
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