SVILUPPO DI MODELLI COMPUTAZIONALI ED INNOVATIVI SISTEMI DI GIUNZIONE PER COMPOSITI A MEMORIA DI FORMA.

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Layman's description

Sebbene la combinazione di laminati compositi a matrice polimerica e/o ceramica con leghe a memoria di forma (Shape Memory Alloy, SMA), consenta di ottenere materiali dalle interessanti caratteristiche, inusuali in altri materiali di corrente impiego nella produzione industriale, il loro uso ingegneristico è attualmente molto limitato principalmente a causa a delle scarse conoscenze e della mancanza di attendibili modelli micromeccanici e computazionali capaci di descriverne in modo accurato il comportamento meccanico con particolare riferimento a proprietà peculiari quali superelasticità, rigidezza e smorzamento interno. Tali ultime proprietà, legate essenzialmente alla mobilità dei piani martensitici ed all’elevato coefficiente di attrito interno associato, rendono i compositi con SMA particolarmente interessanti per la progettazione di componenti dotati di rilevanti capacita di controllo attivo e passivo delle vibrazioni. Al fine di dare un contributo allo sviluppo di laminati compositi adattivi o intelligenti (Smart Materials), capaci di unire le proprietà dei compositi (elevata rigidezza e resistenza specifica, anisotropia, resistenza alla corrosione ecc.) e quelle delle SMA (memoria di forma, superelasticità e sopratutto capacità di smorzamento), il presente programma di ricerca prevede lo sviluppo di modelli di micromeccanica e computazionali ottenuti a partire da sistematiche analisi teoriche, numeriche e sperimentali. Verranno anche studiati gli effetti della introduzione di elementi SMA in materiali ceramici ossido/ossido (allumina/allunina), che trovano crescente impiego in ambienti ad elevate temperature. Saranno in dettaglio studiati opportuni schemi “micromeccanici” bidimensionali che siano in grado, al variare dei primari parametri di influenza (caratteristiche della lega SMA e frazione in volume, matrice, fibre e condizioni di interfaccia composito-SMA), di descrivere in modo sufficientemente accurato il comportamento di una lamina ortotropa unidirezionale contenente elementi in SMA sotto forma di filamenti allineati od incrociati con le fibre di rinforzo del composito; i risultati cosi ottenuti consentiranno di implementare un modello di micromeccanica adatto per un qualunque “tessuto” di fibre SMA (uniassiale, biassiale, random ecc) utilizzabile per il controllo attivo e passivo (diffuso) delle vibrazioni. Mediante il metodi BEM (codice Beasy) e FEM saranno altresì eseguite sistematiche simulazioni numeriche di compositi periodici contenenti SMA e/o ceramici, al fine di validare i modelli di micromeccanica implementati nonchè al fine di indagare sui meccanismi di danneggiamento (microcracking, debonding, pull-out, delaminazione) che possono verificarsi facilmente in tali materiali, specie sotto l’azione di sollecitazioni affaticanti quali sono quelle che si hanno in presenza di vibrazioni. Al fine di analizzare il comportamento di tali compositi intelligenti (dati utilizzati nella analisi teorica e numerica) nonchè di verificare i risultati teorici e numerici, considerando in particolare la capacità di smorzamento e la rigidezza (prove dinamiche) e quindi la effettiva capacita di controllo passivo e attivo di vibrazioni, sarà eseguita una campagna di prove sperimentali considerando provini diversi per caratteristiche delle fibre SMA, delle fibre di rinforzo (geometria, percentuale, orientamento), della matrice e delle condizioni di cura e post-cura. Saranno altresì eseguite apposite prove di frattura al fine di verificare la bontà dei risultati numerici in termini di previsione dei meccanismi di danneggiamento da considerare per una stima della resistenza statica e dinamica (vibrazioni) di tali innovativi manufatti. Per il rilievo delle deformazioni i provini saranno strumentati oltre che con ER opportunamente disposti, anche con appositi sensori a fibra ottica, inseriti in modo da consentire anche il rilievo dello stato tenso-deformativo in prossimi
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/12 → …

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