Progettazione con materiali compositi
Programma (32 ore) Prof Giangiacomo Minak – Prof. Tommaso Maria Brugo – Prof.ssa Giulia Masi
Il corso si pone come obiettivo quello di fornire agli studenti le principali tecniche di progettazione di strutture pensate in materiale composito avanzato.
Verrà dato un inquadramento generale sullo sviluppo di un progetto e le relative tecniche di gestione, con particolare riferimento alla necessità di compiere scelte progressive. Si introdurranno, quindi, alcuni strumenti utili a definire in maniera iterativa e sempre più dettagliata gli aspetti salienti del componente da progettare (Analisi di fattibilità e definizione dei Requisiti; Matrice Decisionale; Diagrammi di Ashby, impostazione di un Ply Book… ).
Verrà affrontato lo studio delle principali metodologie di calcolo seguendo sia il tradizionale “Building Block Approach” (micro meccanica della lamina; macro meccanica della lamina; teoria classica della laminazione) che le principali tecniche di calcolo semplificato volte a determinare delle macro tipologie di laminati adatti ai requisiti di progetto: Laminati Equivalenti; Carpet Plot.
Verranno descritti i principali tipi di laminato e le relative proprietà meccaniche e tecnologiche (laminati simmetrici, bilanciati, antisimmetrici, quasi isotropi..) con esempi pratici di parti realizzate in materiale composito, ciascuna presa a riferimento per un aspetto saliente del comportamento (struttura soggetta a carico di punta, strutture per crash, travi in forte spessore, …)
Verranno introdotte tecniche di calcolo agli elementi finiti, sia dal punto di vista teorico che applicativo, mostrando operativamente il funzionamento di alcuni modelli con la finalità di capire le potenzialità dello strumento, i principali input richiesti ed output attesi. Particolare riferimento sarà dato al calcolo strutturale con elementi piani che simulino la laminazione di diversi strati.
La sintesi delle parti teoriche sarà la discussione di specifiche linee guida di progettazione per materiali compositi derivanti da anni di esperienze e sviluppi nel settore aeronautico. Saranno discusse le principali regole da seguire per impostare un materiale composito funzionale ed efficiente che abbia buone caratteristiche di resistenza e tolleranza al danno e sia producibile in maniera ottimizzata.
Una specifica lezione, infine, verrà dedicata alle principali modalità e procedure per riparare un componente in materiale composito che abbia subito un danneggiamento. La riparabilità oltre ad essere possibile prevedere una progettazione dedicata del componente sin dalle prime fasi, quindi è richiesto attenersi a specifiche di progetto ed a precise procedure che verranno discusse ed approfondite.
All’interno del corso verrà presentato un seminario di 4 ore tenuto dalla prof. Giulia Masi che affronterà i temi che seguono:
Generalità sui fenomeni di corrosione. Corrosione a umido: fattori termodinamici. Diagrammi di Pourbaix (DP) come strumenti di previsione dei fattori termodinamici. Esempi di applicazione e lettura dei DP. Cenni di cinetica elettrochimica. Principali forme di corrosione (interstiziale, per vaiolatura, tensocorrosione e corrosione galvanica) e relativi metodi di protezione. Corrosione galvanica nel contatto compositi/metalli. Corrosione a secco: meccanismo, metodi di previsione (termodinamici: diagrammi di Ellingham/ cinetici: prove termogravimetriche). Cinetiche lineari e paraboliche. Rapporto di Pilling-Bedworth e stati tensioni nello strato ossidato. Caratteristiche di strati protettivi. Metodi per la protezione dall’ossidazione a caldo basati sull’alligazione e sulla deposizione di rivestimenti.