Modelli di Impatto a Bassa Velocità di Laminati in Materiale Composito

 

CONCLUSIONI

 

Dall’analisi e confronto fra i risultati ottenuti, effettuati nel Capitolo 5, si nota come i modelli concepiti forniscano dei risultati molto vicini a quelli ottenuti sperimentalmente.
Già nel modello in cui è stato introdotto lo smorzamento di contatto (rappresentato attraverso uno smorzatore viscoso) si nota una stretta corrispondenza con i risultati sperimentali. Da un confronto tra le curve forza-spostamento ottenute si nota come nel caso sperimentale l’andamento oscillatorio iniziale si smorzi verso la fine della fase di carico. Viceversa nel modello in esame tali oscillazioni si smorzano con un certo anticipo. Da notare come la frequenza di tali oscillazioni sia pressoché identica, come, uguali a quanto riscontrato sperimentalmente, siano forza e spostamento massimi, nonché il loro andamento temporale.
Il limite sostanziale di tale modello è insito nel fatto che esso può essere utilizzato per schematizzare il comportamento di un laminato che non subisce un danneggiamento apprezzabile.
Per quanto invece riguarda il modello finale notiamo come la corrispondenza con i risultati sperimentali sia molto vicina. In particolare si nota, oltre un certo valore di carico, la presenza della classica brusca diminuzione di carico sintomo della rottura di fibre verificatasi entro il laminato. Questo determina una "apertura" del diagramma forza-spostamento, sinonimo di dissipazione di energia all’interno del materiale. Tale dissipazione può essere visualizzata anche dal diagramma Energia-Tempo, il quale non ritorna, come nel caso del modello precedente, a zero, ma indica un valore di energia dissipata. Tale valore risulta essere molto vicino a quanto ottenuto dalla prova sperimentale di confronto. La causa di tale differenza può essere addebitabile al fatto che noi non abbiamo considerato, in tale modello, la presenza delle delaminazioni, il che, come si vede dal diagramma forza-spostamento, provoca una traslazione verso l'alto della curva di scarico del materiale. Sovrapposizione pressoché totale si denota invece da un immediato confronto tra i gli andamenti temporali della forza.
Per quanto riguarda i modelli agli elementi finiti, si nota come, nel caso del modello di indentazione, l’andamento della curva di carico sia sostanzialmente pari a quella sperimentale. Questo dimostra come la routine userpl, concepita per un caso di flessione, abbia una valenza generale, fornendo dei risultati soddisfacenti anche nel caso di un corpo sottoposto a compressione.
Riguardo il modello di flessione, attraverso una procedura iterativa, è stato possibile mettere in evidenza il danneggiamento interno nel materiale, rottura della matrice e, a carichi più elevati, la rottura delle fibre.
Particolare importanza risultano avere, nell'analisi FEM, la ricerca dell'esatto valore di KN (che deve essere il più elevato possibile finché il calcolo converge), l'esatta disposizione dei vincoli (soprattutto nel caso di flessione il vincolo utilizzato sembra discostarsi dalla definizione di vincolo perfetto) e la scelta dei coefficienti A ed n da inserire nella curva di plasticizzazione (la soluzione migliore è risultata essere quella di effettuare il fitting sui dati di laminati con tutte le orientazioni).
I possibili sviluppi a cui può essere sottoposto tale modello sono diversi:

Per quanto riguarda lo smorzamento strutturale del provino a questo può essere dato un andamento funzionale dipendente dall’entità del danneggiamento (ed in particolare dall’entità della zona delaminata), in modo da così tener conto dell’attrito tra le superfici della zona delaminata in moto relativo fra loro.

Necessità di introdurre le delaminazioni, responsabili di una sostanziale diminuzione di rigidezza, unitamente alla rottura di fibre, e dell’aumento di rigidezza nella fase iniziale dello scarico dovuto all’attrito tra le superfici delle zone delaminate in moto relativo fra loro.

Si vede come gli effetti predominanti, nell'ordine, siano:

Rottura di fibre;

Delaminazioni e rotture di matrice

Plasticizzazione e smorzamento nella zona di contatto

Effetto di secondaria importanza è invece risultato essere lo smorzamento strutturale.
Stante tali possibili futuri sviluppi, il modello concepito costituisce senz'altro un'evoluzione del modello Spring-Mass di Shivakumar, da cui si distingue per una maggior aderenza alla realtà, in quanto estende il campo di applicazione del modello introducendo in esso alcune delle cause di danneggiamento insite nel materiale.

INDICE | INTRODUZIONE | CAPITOLO 1 | CAPITOLO 2 | CAPITOLO 3 | CAPITOLO 4 | CAPITOLO 5 | CONCLUSIONI | BIBLIOGRAFIA | RINGRAZIAMENTI

 

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Ultima modifica: giovedì 11 maggio 2000.

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