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Modelli di Impatto a Bassa Velocità di Laminati in Materiale Composito |
| Capitolo 5 VERIFICA DEI MODELLI E CONFRONTI SPERIMENTALI
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Indice
5.1 Introduzione
5.2 Modello di
indentazione: verifica in campo elastico
5.3
Modello di indentazione: verifica in campo plastico
5.4 Modello
di flessione: verifica in campo elastico
5.5 Rottura del modello
di flessione
5.6
Confronto per un laminato che non subisce danneggiamento
5.7 Risultati modello
analitico
5.6 Confronto per un laminato che non subisce danneggiamento Per valori di velocità ed energia d'impatto estremamente ridotte il danneggiamento subito dal laminato che impattato non risulta apprezzabile (si rimane cioè nel campo di rotture di matrice estremamente ridotte e localizzate). Una prova sperimentale di di flessione con tali caratteristiche è stata effettuata:
| DATI DELLA PROVA |
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| Altezza di caduta | 0.098 m | |
| Energia d'impatto prevista | 2 J | |
| Energia d'impatto effettiva | 1.978 J | |
| Velocità d'impatto prevista | 1.315 m/s | |
| Velocità d'impatto effettiva | 1.287 m/s | |
Figura V.6. Andamento sperimentale di velocità ed energia.
Figura V.7. Andamento sperimentale del diagramma Forza-Spostamento.
| RISULTATI |
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| Energia residua | 0.14 J |
| Spostamento massimo | 1.875 m |
| Forza massima | 2586 N |
Stante tali condizioni di prova possiamo confrontare tra loro il modello di Shivakumar con quello, rispetto ad esso, evoluto in quanto tiene conto dello smorzamento dovuto al contatto. Questi risultati analitici verranno poi confrontati con quelli ottenuti sperimentalmente. La prova scelta come riferimento è quella, tra tutte, per cui l'energia e la velocità d'impatto risultano essere le minori, in modo tale da ridurre così al minimo i danneggiamenti in seno al materiale. Questo perché i modelli esaminandi non sono in grado di tener conto di alcun tipo di danneggiamento.
I risultati ottenuti con il modello Spring-Mass sono i seguenti:
Figura V.8. Andamento temporale di forza ed energia del modello
spring-mass.
Figura V.10. Andamento temporale di spostamento e velocità del modello
con smorzamento.
 | i diagrammi forza-spostamento P-x1 infatti forniscono entrambi pressoché lo stesso valore massimo in corrispondenza del quale la curva decresce in fase di scarico (oltretutto pressoché coincidente con quello sperimentale), ma mentre nel modello di Elber abbiamo sia per la fase di carico come per quella di scarico un andamento oscillatorio del percorso, nel modello con smorzamento viscoso le oscillazioni si smorzano completamente già a metà della fase di salita, con un andamento che continua a crescere e che in fase di discesa si richiude, senza oscillazioni, in perfetta sintonia con quanto avviene nel caso reale. Ulteriormente la frequenza delle onde smorzate durante il carico è, in questo secondo caso, pressoché uguale a quella ottenuta dalla misurazione reale. |
| Analogamente lo stesso discorso può essere fatto nel caso in cui si analizzi il diagramma che rappresenta l'andamento della forza di contatto F(t) e quella dello spostamento x1(t). |
| In riferimento all'andamento dell'energia assorbita E(t) si vede come, mentre nel caso reale questa è dell'ordine di circa 0.1 J, i due modelli riportano un valore nullo nel caso del modello di Elber e molto vicino a zero per il modello con lo smorzatore. |
In ogni caso seppur il nuovo modello porta ad un avvicinamento pressoché totale dei risultati analitici rispetto a quelli sperimentali, esso presenta lo stesso limite del modello molla-massa di Elber, in quanto entrambi soffrono della limitazione di essere validi solamente in campo elastico, senza mettere in nessun modo in gioco né rotture di fibre o di matrice né, tantomeno, la nascita di delaminazioni o la loro propagazione. Sono state tali considerazioni a portare a pensare di tenere conto di questi effetti entro il modello attraverso diversi dissipatori aggiuntivi che si attivano durante l'impatto.
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INDICE | INTRODUZIONE | CAPITOLO 1 | CAPITOLO 2 | CAPITOLO 3 | CAPITOLO 4 | CAPITOLO 5 | CONCLUSIONI | BIBLIOGRAFIA | RINGRAZIAMENTI
