• carbon fiber laminates
• composite material
• costanti elastiche
• elastic constants
• laminati in fibra di carbonio
• materiale composito
• matrice di rigidezza
• ping test
• prova di flessione su tre punti
• prova di torsione
• prova di trazione
• stiffness matrix
• tensile test
• three-points flexure test
• torsion test

Il lavoro di tesi tratta la caratterizzazione meccanica di laminati in fibra di carbonio utilizzati per realizzare una struttura di sostegno per strumentazioni di turbina presso Baker Hughes. L'obiettivo finale consiste nel valutare le proprietà costitutive del materiale composito tramite prove statiche (prova di trazione e compressione, prova di flessione su tre punti e prova di torsione) e prove dinamiche (Ping test) su provini di forma tubolare cilindrica. Nella prima parte dell'elaborato sono richiamate le convenzioni utilizzate per i materiali compositi, introdotti alcuni aspetti importanti per lo studio sperimentale di questi ed infine presentata una prima stima della matrice di rigidezza tramite modelli mesomeccanici. I capitoli successivi sono dedicati alle prove sopracitate: per ognuna sono riportati una tabulazione rigorosa delle attività richieste (Design Of Experiment o DOE), una breve descrizione delle prove e la presentazione dei risultati. Ad ogni prova sperimentale sono affiancati modelli analitici e agli elementi finiti (FEM) per l'identificazione delle proprietà del materiale. Particolare attenzione è riservata alla prova di torsione, per la quale è stata progettata un'attrezzatura ad hoc. Nella parte conclusiva i risultati sono confrontati e discussi insieme ad alcune idee e suggerimenti per migliorare la procedura di valutazione sperimentale, proponendo una campagna di prove standard per la caratterizzazione di materiali compositi.

The thesis project concerns the mechanical characterization of carbon fiber laminates used to make a high-stiffness beam for the sustain of Baker Hughes turbine instrumental parts. The ultimate goal is to evaluate the elastic constants of composite material through static and dynamic tests (tensile test, three points flexure test, torsion test, and ping test) carried out on cylindrical tubular specimens. In the first part of the paper conventions and notations for composite materials are recalled, some important aspects for the experimental study of these are introduced and finally, the first estimate of the stiffness matrix is obtained with mesomechanical models. The following chapters treat the tests mentioned above: each of them contains a strict list of all required tasks (Design Of Experiment o DOE), a brief description of the test, and the presentation of results. Experimental measurements are supported by analytical and finite element (FEM) models for the identification of material properties. Special regard is given to the torsion test, for which a specific test rig is designed. In the final section, the results are compared and discussed together with some ideas and suggestions to improve the experimental evaluation procedure, proposing a standard test campaign for the characterization of composite materials.