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Tesi etd-06202016-102113


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
PALERMO, MICHELANGELO
URN
etd-06202016-102113
Title
Studio, mediante analisi FEM di micro scala, dell'influenza del danneggiamento dell'interfaccia fibra-matrice sulle proprieta meccaniche di materiali compositi
Struttura
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA AEROSPAZIALE
Supervisors
relatore Prof. Fanteria, Daniele
relatore Ing. Danzi, Federico
relatore Dott. Panettieri, Enrico
Parole chiave
  • composito
  • interfaccia
  • difetti
Data inizio appello
19/07/2016;
Consultabilità
Parziale
Data di rilascio
19/07/2019
Riassunto analitico
Lo scopo del seguente lavoro è quello di studiare come la presenza di difetti nell'interfaccia fibra-matrice influisca sulle proprietà meccaniche dei materiali compositi. L'obiettivo principale è quello di valutare l'influenza che hanno la posizione, le dimensioni e il numero di difetti di interfaccia fibra-matrice sul comportamento di modelli RVE (Representative Volume Element)
sottoposti a diverse tipologie di carico. Lo studio è stato effettuato mediante analisi agli elementi finiti con il software commerciale ABAQUS e sfruttando script in linguaggio PYTHON.

Inizialmente si è realizzato un modello idealizzato RVE a singola fibra in cui il difetto è stato realizzato con scollatura fisica tra la fibra e la matrice, al fine di validare il modello in cui l'interfaccia viene simulata tramite materiale coesivo, il cui comportamento è simulato tramite una subroutine UMAT, ed il danno inizializzato attraverso una subroutine SDVINI.
Conclusasi la fase di validazione, sono state condotte ulteriori analisi sull'RVE a singola fibra al fine di comprendere al meglio come varia la risposta del modello in termini di modalità di danneggiamento e di curve sforzo-deformazioni al variare dei parametri in gioco (dimensione e posizione del danno).

Al termine di questa fase si passa allo studio di modelli più complessi in cui, sempre tramite script, viene generata una distribuzione random di fibre e di difetti. Il materiale costituente le fibre viene assunto ortotropo lineare elastico, la matrice viene modellata come un materiale elastoplastico mentre l'interfaccia è descritta con un materiale elastico fragile con comportamento bilineare. Le equazioni costitutive di matrice ed interfase vengono definite tramite subroutine in linguaggio FORTRAN (UMAT). Anche in questo caso si è andata ad osservare la risposta del problema in termini di curve sforzo-deformazioni e di modalità di danneggiamento al variare del modello di danno e della condizione di carico.

Infine è stato analizzato un modello di forte spessore in modo da comprendere la propagazione di eventuali difettologie di interfaccia lungo lo spessore del materiale. Quindi si va a valutare come anche la dimensione longitudinale del difetto influisca sul comportamento del composito.
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