Francesco ASCIONE | Progetti

FORMULAZIONE DI UN MODELLO TIPO RETICOLO PER LO STUDIO DELLA RISPOSTA MECCANICA DI STRUTTURE E COMPONENTI IN MATERIALE COMPOSITO FIBRORINFORZATO

L’attività di ricerca sarà articolata nelle seguenti due fasi: FASE I) Test di laboratorio Nella prima fase sarà eseguita una indagine sperimentale presso il Laboratorio Ufficiale Prove Materiali e Strutture del Dipartimento di Ingegneria Civile dell’Università di Salerno (Strength) finalizzata alla valutazione della rigidezza e della resistenza dei nodi “ala-anima”, nonché all’analisi delle loro diverse modalità di rottura in funzione della modalità di applicazione del carico. L'attività sperimentale seguirà le seguenti tre fasi: (i) messa a punto del setup sperimentale; (ii) caratterizzazione meccanica dei provini; (iii) esecuzione delle prove sperimentali. Il setup sperimentale sarà composto dalla macchina di prova universale (Schenck 630) e da un sistema elettronico di controllo ed acquisizione dati (Zwick/Roell). In particolare, si prevedono prove sperimentali su due gruppi di provini: nel primo gruppo, la forza sarà applicata nella sezione di mezzeria (Mid-Point) del campione in corrispondenza della sua ala inferiore; nel secondo gruppo la forza concentrata sarà applicata nella sezione di estremità (End-Point) del provino in corrispondenza dell'ala inferiore. FASE II) Definizione del modello tipo reticolo. Il modello proposto prevede una discretizzazione della struttura in blocchi rigidi interconessi tra loro per il tramite di elementi a 6 gradi di libertà. Opportune semplificazioni contemplano l’utilizzo di elementi caratterizzati dal solo comportamento assiale. L’approccio che si intende utilizzare si basa sulla generazione random del modello utilizzato e su un legame costitutivo con danno, opportunamente scalato per preservare la prevista dissipazione di energia. La generazione del modello prevede i seguenti passi: 1) posizionamento, all’interno del dominio, di nodi, con dimensione piccola ma finita, generati in modo random nel rispetto di un predefinita minima distanza che evita l’intersezione tra le superficie degli stessi nodi modellati attraverso sfere; 2) definizione delle interconnessioni tra i nodi, attraverso la tetraelizzazione di Delaunay; 3) definizione delle caratteristiche geometriche degli elementi di interconnessione tramite un grafo duale alla tetraelizzazione di cui al precedente punto 2. Gli elementi di interconnessione saranno caratterizzati da un legame costitutivo mono assiale, definito a meso scala che generalmente caratterizza i modelli tipo reticolo. Il legame costitutivo proposto, prevedendo diverso comportamento a trazione e a compressione, è caratterizzato da un primo tratto lineare e da un secondo tratto con decadimento esponenziale della resistenza. Particolarità del modello proposto è la caratterizzazione meccanica del materiale composito attraverso una semplice, ma efficace, metodologia che tiene conto dell’anisotropia del materiale: nota la direzione della fibra, le proprietà meccaniche di ogni elemento resistente sono definite in funzione dell’angolo che l’assedi ogni elemento forma con la direzione della fibra stessa. Le caratteristiche meccaniche a livello meso sono definite incrementando opportunamente le note caratteristiche macro: tale aspetto, ben definito per materiali tipo calcestruzzo, merita opportuni approfondimenti di tipo sperimentale che, in futuro, daranno certamente un interessante contributo scientifico. Il modello tipo reticolo che si intende proporre sarà in grado di predire la risposta meccanica di strutture e componenti in materiale composito FRP, sia in termini di rigidezza che di resistenza, grazie alle sue peculiarità che consentono la "localizzazione" del danno e la previsione della sua propagazione.