Modellizzazione dei danni e delle crepe
I materiali policristallini formati da aggregati di cristalli o grani di dimensioni e orientamenti variabili presentano comportamenti di frattura complessi difficili da individuare con modelli monoscala. La comprensione di tali comportamenti rappresenta un fattore determinante nella facilitazione dello sviluppo di strutture di trasporto più leggere e affidabili che registrano un’incidenza positiva su emissioni, costi e sicurezza. Nell’ambito del progetto MULTISCALE MODEL, finanziato dall’UE, gli scienziati si sono serviti di una nuova formulazione integrale di bordi di grano coesivi in grado di collegare le informazioni su varie scale e di fornire ininterrottamente dati relativi all’incidenza delle caratteristiche di microscala sulla risposta dei fenomeni che avvengono a livello di macro-continuum che, a sua volta, incide sull’evoluzione del microstato durante l’avvio e la propagazione delle crepe. Il modello dei grani basato sulla formulazione di bordi di grano coesivo-frizionali causa la degradazione e il cedimento intergranulare progressivi dei materiali policristallini sulla microscala. I risultati computazionali sono stati confrontati con i dati disponibili e il modello su microscala è stato integrato nel modello multiscala, in cui la macroscala viene descritta con una classica formulazione di elementi confine. Una procedura di omogeneizzazione dei materiali consente di prevedere il danno sulla macroscala derivante dal progressivo cedimento intergranulare della microstruttura. I risultati dell’iniziativa MULTISCALE MODEL sono stati presentati nel corso di varie conferenze internazionali e di numerose pubblicazioni su riviste scientifiche sottoposte a valutazione inter pares. Le previsioni relative alla propagazione delle fratture sono ancora ampiamente basate su ipotesi semi-empiriche. Una modellizzazione più accurata dei meccanismi delle fratture da fragilizzazione nei materiali policristallini registrerà un enorme impatto sul settore aerospaziale e automobilistico dell’UE. Oltre a potenziare le attuali pratiche di produzione e manutenzione, questi risultati consentiranno inoltre di rafforzare la posizione dell’UE nel campo in espansione della modellizzazione multiscala.
Parole chiave
Crepa, modello multi-scala, policristallino, bordo di grano coesivo, omogeneizzazione dei materiali
