Capitolo 1: i materiali compositi

Progettazione strutturale con materiali compositi tessuti: caratterizzazione sperimentale ed ottimizzazione del ciclo di curing per il controllo della stabilità dimensionale

CAPITOLO 1

I MATERIALI COMPOSITI

‘Effe uguale emme per a’: questa espressione, la legge di Newton, indica al progettista ed al lettore che, per aumentare le prestazioni, rappresentate dall’accelerazione, è possibile intervenire aumentando la forza o sull’energia) impiegata; in alternativa è possibile ridurre la massa.

A dispetto dell’apparente banalità il concetto di riduzione di massa contiene numerosi elementi di studio: ridurre la massa vuol dire utilizzare materiali più leggeri, vuol dire utilizzare la minor quantità possibile di materiale, vuol dire progettare “al limite” il componente. Questi aspetti rientrano nelle possibilità “classiche” di ottimizzazione strutturale; esiste tuttavia un’ulteriore possibilità di intervento: progettare il materiale. Se si accetta di abbandonare le teorie classiche dell’omogeneità e dell’isotropia, di pensare il materiale non come mero fattore di scelta ma come strumento attivo per ottenere i risultato progettuale, allora si potrà progettare un materiale esaltando talune caratteristiche senza penalizzarne altre.

Secondo le definizioni, un materiale composito è un sistema composto da due o più elementi chimicamente e fisicamente distinti (due macrofasi dette fibra e matrice) combinati tra loro in maniera da esaltare le caratteristiche peculiari dei due componenti, tipicamente le proprietà meccaniche del rinforzo e la leggerezza della matrice. La matrice puo’ essere di varia natura, in base a questa i compositi vengono raggruppati, secondo la classificazione più comune, in polimerici (PMC), Metallici (MMC) e ceramici (CMC). Anche il rinforzo puo’ essere di varia natura (comunque di materiali con resistenza uguale o superiore alla matrice) e di vario tipo: granulare, in fibre corte, a fibre lunghe unidirezionali o tessute.

Nella presente tesi sono stati studiati materiali compositi tessuti a matrice polimerica con tessitura di tipo triassiale; questa configurazione permette di sopperire parzialmente al grande limite dei laminati compositi che è l’assenza di rigidezza e resistenza nella direzione ortogonale al piano del laminato. Questo vantaggio comporta relativa diminuizione delle caratteristiche meccaniche nel piano ed una serie di problematiche produttive, prima tra tutte l’insorgenza di tensioni residue nel curing.

in questo capitolo:          

1.1  Generalità sui compositi

1.2 La matrice

1.3 Il rinforzo   

1.4 I compositi tessuti

1.5 Tecnologie produttive

1.6 Proprietà e prove sui materiali compositi  

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