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STUDIO DEL COMPORTAMENTO DI GIUNZIONI DI MATERIALE COMPOSITO INCOLLATE E SOLLECITATE IN MODO III

Il programma dell’attività di ricerca è schematicamente articolato in cinque fasi che riguardano rispettivamente:1) scelta dei materiali compositi costituenti gli elementi da incollare e conseguentemente delle tipologie di adesivi;2) preparazione dei provini e classificazione degli stessi in base all’orientazione delle fibre presenti nelle superfici aderende; 3) caratterizzazione sperimentale delle giunzioni in condizioni di carico di puro modo III;4) analisi dei risultati sperimentali e valutazione valori critici dell’energy release rate GIII;5) indagini numeriche di simulazione del comportamento dei giunti sperimentati in modo III.Più precisamente la prima fase riguarda l’individuazione di materiali compositi utilizzati nella pratica industriale delle costruzioni meccaniche su diversa scala ovvero per strutture in uso nel trasporto terrestre, marino ed aereo. Da qui si intende procedere nella realizzazione di una serie di prove sperimentali al fine di caratterizzare la resistenza alla frattura in puro modo III dei giunti incollati. Differenti lavorazioni e trattamenti a cui saranno soggette le superfici degli aderendi permetteranno l’individuazione di soluzioni ottimali per la preparazione dei lembi da incollare. L’orientazione delle fibre presenti nel materiale composito sarà considerato quale parametro di controllo ai fini della valutazione del comportamento nella risposta alla frattura dei giunti incollati. Ulteriormente, saranno analizzati e validati accorgimenti atti a migliorare le superfici di aderenza con la funzione congiunta di controllo dello spessore effettivo dell’adesivo. Ci si propone, inoltre, di analizzare soluzioni progettuali e costruttive differenti al fine di fornire un valido strumento operante sulla base di criteri diffusamente utilizzati oppure emergenti dallo studio ed utili per la pratica industriale.La conduzione della campagna sperimentale sarà effettuata anche impiegando un dispositivo realizzato da alcuni componenti del gruppo di ricerca, per il quale è stata depositata una domanda di brevetto. Nel contempo si eseguirà una validazione del metodo proposto al fine di proporre tale dispositivo quale utile strumento nella standardizzazione di una prova sperimentale per la resistenza alla frattura in modo III. Una volta ultimata la caratterizzazione sperimentale degli accoppiamenti compositi incollati si passerà alle fasi di simulazione numerica. I dati e le proprietà estrapolate dalle precedenti analisi verranno impiegati al fine di calibrare i modelli di materiale da utilizzare per simulare con il metodo agli elementi finiti (FEM) il comportamento strutturale aderendo–adesivo ed in successiva analisi il comportamento delle giunzioni indagate. Verranno considerati i modelli di materiale reperiti in bibliografia ed eventualmente ulteriori verranno sviluppati e sperimentati servendosi di un software FEM per uso generale, in cui saranno attivate procedure di inserimento delle leggi del materiale definite dall’utente. Tali strumenti permettono di modificare ed integrare il codice di calcolo ampliandone le prestazioni in termini di possibilità di utilizzo di materiali non codificati. Infine, dalle informazioni ottenute dalle simulazioni FEM saranno valutate le condizioni di impiego delle giunzioni e delle soluzioni progettuali prese in esame.