Nuovi metodi di modellizzazione dei danni relativi ai materiali compositi
La domanda di materiali più efficienti e funzionali ha guidato importanti sviluppi nella progettazione dei materiali compositi. Di conseguenza, i composti in fibra diventano sempre più complicati e vengono spesso adattati per soddisfare le esigenze di diversi settori industriali. Esistono numerose tecniche per il rinforzo dei materiali compositi, tra cui le operazioni 3D di intreccio, tufting e ricamo, le quali condividono una caratteristica comune: non vi è un blocco unico a livello di filatura. Dunque, questi materiali non sono considerati omogenei, secondo il significato tradizionale. Ciò rende più difficile determinare le sollecitazioni, quando i compositi sono sottoposti a forze. Nel progetto INTERCOM (New inter-scale techniques for damage analysis of novel composite architectures), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno semplificato la modellizzazione relativa all’accumulo di danneggiamento e rottura nei compositi, mediante lo sviluppo di un quadro multi-scala completamente nuovo che prende in considerazione tutte le eterogeneità e i costituenti del materiale. La metodologia applicata ai compositi, la quale manca di un caratteristico elemento rappresentativo, si basa sulla separazione tra spazio e lamine. Il team ha dimostrato che una complessa interazione tra celle unitarie nei laminati tessili non periodici può essere replicata con successo dall’analisi di una singola cella. Per di più, è stata sviluppata una raccolta di nuovi strumenti numerici, la quale ha contribuito a costruire modelli geometrici dei compositi in fibra basati su differenti spessori, forme, distorsioni e curvature degli strati. Gli esperimenti condotti su compositi realizzati con diversi metodi hanno convalidato i nuovi modelli rispetto a tensione superficiale, inizio di danneggiamento, degradazione di rigidità, modalità dei danni e schema delle cricche. La metodologia INTERCOM rende più semplice descrivere e prevedere la rottura delle strutture composite. In futuro, tale metodologia assisterà a ulteriori miglioramenti e applicazioni al fine di potenziare le prestazioni dei compositi non solo in fatto di costruzioni edili, ma anche a livello di componente.
Parole chiave
Cambiamenti strutturali, materiali compositi, analisi dei danni, quadro multi-scala
