Adhesive bonded joints in space: technical overview of behavior, modeling, and application problems

Adhesively bonded joints have gained importance in the space industry due to their exceptional ability to transfer loads and bond dissimilar substrates. However, their successful integration into space structures requires extensive characterization of performance under various bonding conditions, including differences in surface preparation, material properties, and curing methods. This thesis presents a comprehensive investigation into the testing, simulation, and operational behavior of structural adhesives in space applications. The study employs a combination of experimental tests and advanced finite element simulations to investigate the complexities involved in accurately characterizing these joints. It also reveals the complexities and expenses associated with evaluating each bonding condition separately, which often limits the applicability of the results to specific substrates. The findings offer valuable insights into optimizing adhesive performance under the thermal and mechanical stresses encountered in space, ultimately guiding the design and reliable integration of adhesive joints in future aerospace structures.

I giunti adesivi hanno acquisito importanza nell’industria spaziale grazie alla loro eccezionale capacità di trasferire carichi e di incollare substrati dissimili. Tuttavia, il successo della loro integrazione nelle strutture spaziali richiede un’ampia caratterizzazione delle prestazioni in varie condizioni di incollaggio, comprese le differenze nella preparazione delle superfici, nelle proprietà dei materiali e nei metodi di indurimento. Questa tesi presenta un’indagine completa sui test, la simulazione e il comportamento operativo degli adesivi strutturali nelle applicazioni spaziali. Lo studio impiega una combinazione di test sperimentali e simulazioni avanzate agli elementi finiti per indagare le complessità legate alla caratterizzazione accurata di queste giunzioni. Inoltre, rivela le complessità e le spese associate alla valutazione di ogni condizione di incollaggio separatamente, che spesso limita l’applicabilità dei risultati a substrati specifici. I risultati offrono spunti per ottimizzare le prestazioni dell’adesivo in presenza di sollecitazioni termiche e meccaniche incontrate nello spazio, guidando in ultima analisi la progettazione e l’integrazione affidabile dei giunti adesivi nelle future strutture aerospaziali.