Strutture sandwich migliori per il settore dei trasporti
I compositi combinano due o più materiali le cui singole strutture rimangono intatte (non sono mescolati) al fine di beneficiare delle proprietà dei singoli componenti. Nel settore dei trasporti dove maggior peso significa maggiore consumo di carburante e ed emissioni, le strutture sandwich con alta resistenza e peso leggero sono molto popolari. Tuttavia, sono soggetti a crepatura e delaminazione causate da caricamento con impatti a bassa velocità. Con il sostegno dell’UE del progetto IMPACTSMART SANDWICH(si apre in una nuova finestra) (Active control of impact response of smart sandwich structures), gli scienziati hanno sviluppato un algoritmo di controllo del feedback per ridurre al minimo gli effetti dell’impatto a bassa velocità. Il team ha modellato la struttura a sandwich con un piccolo numero di livelli discreti per predire in modo efficiente le sollecitazioni alle interfacce con basso carico computazionale. Metodi matematici avanzati consentono la previsione delle variazioni temporali della forza d’impatto, degli spostamenti, del potenziale elettrico, delle velocità, degli sforzi e delle sollecitazioni. La metodologia utilizza circa l’1 % delle risorse computazionali della soluzione per un modello di sistema di dispositivo d’urto-target completo convenzionale. Il ridotto carico computazionale è insignificante se i risultati sono imprecisi. Gli scienziati del progetto IMPACTSMART SANDWICH hanno confermato il valore della loro metodologia attraverso il confronto con risultati numerici e sperimentali pubblicati e le proprie misure sperimentali utilizzando la loro configurazione di test su misura. Utilizzando il modello di meccanica dell’impatto e algoritmi di ottimizzazione vincolata, gli scienziati hanno sviluppato una tecnica di identificazione dell’impatto. Identifica tutti i parametri associati con l’impatto e quindi calcola la risposta di impatto globale e locale e può determinare se c’è la delaminazione o danni di frantumazione fondamentale. Un algoritmo di controllo feedback attivo impatto attiva quindi uno strato di ceramica piezoelettrico collegato alla superficie che riduce al minimo la forza di impatto attraverso un sistema di morphing della forma. Il team ha anche quantificato l’energia immagazzinata nei trasduttori piezoelettrici durante l’evento di impatto con un occhio sullo sfruttamento dell’energia raccolta. I risultati sono stati descritti in quattro pubblicazioni di riviste scientifiche peer-reviewed e di tre conferenze. La tecnologia apporterà un importante contributo alla competitività del settore produttivo dei compositi UE, migliorando sia i design dei materiali compositi e che il relativo monitoraggio e l’ispezione durante l’utilizzo.
