Modellazione del comportamento dei compositi
Grazie al loro elevato rapporto resistenza-peso, i compositi in CFRP riducono il consumo di carburante e le emissioni senza compromettere le prestazioni. Ad oggi, esistono alcuni concetti legati all'invecchiamento accelerato e alle previsioni di durata della CFRP. Il progetto FATIMA ("Fatigue testing of CFRP materials"), finanziato dall'UE, adatta approcci esistenti ai materiali forniti dai partner dell'iniziativa Clean Sky. Questi materiali sono destinati alla prossima generazione di aeromobili notevolmente più ecologici. . Gli scienziati sono interessati a metodi migliori per valutare gli effetti dell'umidità, nonché a strutture multistrato e multi-pila, e al carico multi-assiale. I modelli di varie strutture di laminato oggetto di interesse costituiranno una serie di strumenti per la composizione di multi-laminati composti da strati di comportamento noto. Le campagne di prova utilizzano l'analizzatore dinamico-meccanico DMA Q800-RH (a umidità relativa), l'analizzatore dinamico di assorbimento di vapori Q5000SA e il DMA METRAVIB. . Fino ad oggi, il lavoro di adattamento dei modelli per valutare l'effetto del contenuto di umidità sul comportamento meccanico e sulla durata è proceduto al meglio. Utilizzando le macchine di cui sopra per la raccolta di dati sperimentali, la metodologia di analisi accelerata Miyano è stata estesa al fine di includere gli effetti dell'umidità. . Sono stati condotti studi sperimentali e teorici sulle strutture laminate costituite da singoli strati. Ciò ha facilitato lo sviluppo di modelli degli elementi finiti (FE) dettagliati per la descrizione del comportamento tempo-temperatura in condizioni di carico dinamico. I dati sono stati utilizzati per la realizzazione di un modello a cinque-strati costituito da strati singoli in una struttura multi-strato. . Infine, un porta campione appositamente sviluppato è stato utilizzato per combinare carichi di trazione e flessione e valutare gli effetti del carico multi-assiale. I campioni multistrato sono stati sottoposti a prove di carico a tre punti in cui la correlazione dell'immagine digitale è stata utilizzata per studiare le modalità di guasto. Sono state eseguite simulazioni FE di carichi di trazione e di flessione monoassiale. Nella fase successiva, sarà simulato il carico multiassiale per identificare i meccanismi di guasto, come osservato negli esperimenti. Il toolbox FATIMA per la modellazione di laminati multistrato è rappresentativo delle CFRP utilizzate nel programma Clean Sky. Ciò faciliterà lo sviluppo di materiali per soddisfare gli obiettivi connessi ad aeromobili più puliti ed ecologici. Garantire resistenza e durata contro gli effetti dell'invecchiamento ridurrà i costi di manutenzione ed esercizio, aumentando la sicurezza.
