Cirillo, Pierluigi (2016) Modellazione analitica di giunzioni incollate in materiale composito. [Tesi di dottorato]

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Il lavoro di tesi è focalizzato sullo studio dei modelli analitici in grado predire e certificare il comportamento meccanico dei giunti incollati in materiale composito a semplice sovrapposizione. In questi ultimi anni si sta assistendo ad un crescente interesse all’impiego degli adesivi per la giunzione delle strutture in materiale composito. Tra i principali punti di forza di questa tecnica di giunzione, rispetto a quelle tradizionali come la rivettatura e la bullonatura, vi è la capacità di garantire una maggiore uniformità della distribuzione del carico tra le parti collegate evitando di praticare fori. Questo aspetto è particolarmente importante nei materiali compositi dove la foratura compromette l’integrità del rinforzo, principalmente deputato al sostegno del carico esterno. Per certificare un giunto incollato è necessario prevedere il cedimento della struttura, a tal fine risulta di fondamentale importanza analizzare l’andamento delle tensioni all’interno della zona di collegamento. Da uno studio preliminare è emerso che diversi autori hanno formulato nel tempo modelli in grado di fornire una soluzione in forma chiusa dell’andamento della tensione di taglio e di peeling nell’adesivo per giunti nella configurazione single-lap tra pannelli in materiale composito. Tuttavia, gli aderendi formati da laminati compositi hanno una cedevolezza al taglio trasversale che nei modelli proposti non viene tenuta in considerazione, dal momento in cui sono basati sulla teoria classica della laminazione (CPT – Classica Plate Theory). Per tale motivo è stato svolto uno studio per individuare e analizzare i modelli basati sulle ipotesi di Timoshenko (FSDT - First order Dhear Deformation plate Theory), in grado di ottenere una maggiore capacità predittiva anche in presenza di grandi deformazioni. Questi modelli non sono ancora stati utilizzati ai fini certificativi perché è mancata fino ad oggi una tecnica sperimentale con cui dimostrare la loro validità. Fino ad oggi sono stati sempre confrontati, sia dai loro ideatori che da altri studiosi, con modelli numerici agli elementi finiti (FEM), ritenuti in grado di simulare perfettamente la deformazione del giunto incollato sia per piccole sia per grandi deformazioni. La tesi descrive le attività sperimentali svolte nella verifica dell’utilizzo della metodologia basata sulla tecnica del DIC (Digital Image Correlation) per rilevare quelle grandezze meccaniche che, con una semplice elaborazione dei dati, potessero essere confrontate con gli output del modello analitico considerato. Nonostante la difficoltà di acquisizione dovute alle ridotte dimensioni dello strato di adesivo posto al centro del giunto, con la tecnica DIC tradizionale è stato possibile dimostrare che l’andamento qualitativo delle deformazioni di taglio e di peeling nella zona di sovrapposizione coincide con quello previsto dai modelli analitici. Lo studio ha consentito inoltre di valutare i limiti che sono alla base delle ipotesi dei modelli analitici fino ad ora formulati e di individuare gli aspetti su cui sviluppare un modello più affidabile per i giunti in materiale composito.

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