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• DCB unsymmetric test
• delamination
• delaminazione
• energy release rate
• ENF unsymmetric test
• fracture toughness
• interlaminar stresses
• laminati non bilanciati
• materiali compositi
• MMB unsymmetric test
• prova DCB asimmetrica
• prova ENF asimmetrica
• prova MMB asimmetrica
• sforzi interlaminari
• tenacità a frattura
• unbalanced laminates

La delaminazione, o frattura interlaminare, è una delle più pericolose modalità di danneggiamento dei laminati compositi fibrorinforzati.
E' ormai consolidata l'abitudine di studiare questo fenomeno attraverso le tecniche della meccanica della frattura. In particolare per poter prevedere la condizione di iniziazione e propagazione di una fessura, applicando un opportuno criterio di crisi, è necessario conoscere con la miglior accuratezza possibile il valore del tasso di rilascio dell'energia elastica critico: migliori livelli di confidenza permettono di minimizzare i coefficienti di sicurezza in fase di progetto.
Il valore critico del tasso di rilascio dell'energia è una proprietà del materiale che è possibile ricavare per via indiretta da prove sperimentali su provini pre-fessurati. Alla base di questo procedimento vi è l'applicazione di un opportuno modello meccanico che permetta di risalire alla proprietà del materiale attraverso le grandezze misurate durante la prova di delaminazione (in particolare forze e spostamenti).
Sebbene per lo studio dei laminati unidirezionali esista una consolidata letteratura e le procedure siano state codificate nella forma di normative per le prove standard (ASTM e JISC), per lo studio di laminati non simmetrici non esistono ancora metodologie universalmente accettate come valide.
Quando la delaminazione propaghi in modo non simmetrico rispetto al piano medio del laminato, o quando il laminato sia costituito da più materiali diversi, la modalità di frattura è in generale di tipo misto, e è importante conoscere il contributo dei singoli modi (apertura, o modo I e scorrimento, o modo II).
Negli ultimi anni sono stati sviluppati, da un gruppo di ricerca presso l'Università di Pisa, una serie di modelli analitici per la descrizione delle differenti prove sperimentali di tenacità a frattura. Tutti questi modelli si basano sull'idea comune che un provino possa essere assimilato ad un sistema di due travi sovrapposte e collegate tra loro da una interfaccia elastica.
Questa Tesi nasce con lo scopo di generalizzare questo modello meccanico, fornendo la soluzione generale per un generico elemento di laminato caricato solo da azioni ai suoi estremi, in corrispondenza dei quali non vengono fissate particolari limitazioni alle condizioni di vincolo.
Questo elemento è supposto costituito da due travi laminate di Timoshenko che possono presentare sequenze di impilamento generiche caratterizzate anche da accoppiamenti flesso-estensionali.
Applicando a questo modello meccanico le opportune condizioni al bordo, che specializzano l'analisi al particolare problema in esame, è possibile descrivere la risposta alle sollecitazioni di un qualsiasi provino, comunque esso sia caricato e comunque esso sia fissato alla macchina di prova.
A titolo di esempio viene mostrato come poter applicare questo modello per la riduzione dei dati di provini simmetrici e asimmetrici.


[English summary
Delamination, or interlaminar fracture, is one of the most dangerous failures for fiber-reinforced composite laminates.
It's a well established habit of study this phenomenon through the techniques of fracture mechanics. In particular, in order to predict the conditions of initiation and propagation of a crack, applying an appropriate crisis criterion, it is necessary to asses, with the best possible accuracy, the value of the strain energy release rate: in the conceptual design phase, best confidence in the values of this material property allows the minimization of the safety coefficients.
The critical value of the energy release rate can be evaluated indirectly from experimental tests on pre-cracked specimens. An appropriate mechanical model have to be applied, allowing to estimate this property of the material through the quantities measured during the delamination test (in particular forces and displacements).
Although the characterization of unidirectional laminates is supported by a well-established literature and the procedures have been codified in the form of regulations for standard tests (ASTM and JISC), for the study of not symmetric laminates there are not yet universally accepted methodologies.
When the delamination propagates in a unsymmetrical way with respect to the middle plane of the laminate, or when the laminate consists of different materials, the mode of fracture is generally of mixed mode, and it is important to properly separate the contribution of the single modes (opening, or mode I, and sliding or mode II).
Over the past decade, a research group of the University of Pisa have proposed a series of analytical models for the description of different experimental tests. All of these models are based on the common idea that a specimen could be assimilated to a system of two overlapping beams connected together by a elastic interface .
This Thesis is born with the aim to generalize this mechanical model, providing the general solution for a generic element of laminate.
This element is consisting of two laminated Timoshenko's beams with generic stacking sequences characterized also by bending-extension coupling stiffnesses.
The laminated element may be loaded only by concentrated forces acting at its ends, in correspondence of which there are not specific limitations on the bonding conditions.
By imposing the appropriate set of boundary conditions to the model (specializing the analysis to the particular problem), it's possible to describe the response to the test of any kind of specimen, indipendently on how it's loaded and bonded to the test machine.
As an example it is shown how to apply this mechanical model to the data reduction of symmetric and asymmetric specimen tests.]