Metodologie innovative di progettazione a fatica per il miglioramento dell’affidabilità strutturale di parti in composito nel settore dei trasporti


Structural parts made of composite materials are in general subjected to in-service cyclic loads which can bring the part to the degradation of its strength and stiffness and eventually failure. In fact it is widely documented in the literature that the fatigue life of composite multidirectional laminates is characterised by the initiation and propagation of multiple cracks in the off-axis plies. Their accumulation leads to the degradation of the laminate stiffness, much before the final failure. Mainly in a stiffness-based design against fatigue it is fundamental to predict damage initiation and accumulation in composite laminates under generic loading conditions.
With this aim, an extensive experimental investigation was carried out by the authors on composite materials in the form of tubular specimens under bi-axial loads and flat laminates under off-axis loading to characterise the fatigue crack initiation and propagation phenomena. On the basis of the damage mechanisms observed at the micro-scale a damage-based criterion was developed to predict the initiation of off-axis cracks under multiaxial fatigue loading.
Then an analytical model was developed to correlate the stiffness of a generic laminate to the density of off-axis cracks, also accounting for the interaction between cracks in different layers.
Eventually a procedure, based on the crack initiation criterion, on a Paris-like law for crack propagation and on the developed stiffness model was defined to predict the crack density evolution and consequent stiffness degradation in multidirectional laminates under fatigue loading.


Marino Quaresimin, PhD
Professore di Costruzione di Macchine
Università di Padova – Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali
Stradella S. Nicola, 3 – 36100 VICENZA
TEL. +39 0444998723
FAX +39-0444-998888

 


Leggi anche

Orbital Composites (Campbell, California, USA) ha installato presso l’Università del Rhode Island (URI, Kingston) il multi-robot Orbital S a 12 assi. Si tratta di un innovativo sistema di produzione additiva robotica (AM) che verrà utilizzato dagli studenti e dai ricercatori per migliorare la produzione di compositi avanzati per veicoli subacquei senza equipaggio (UV)….

Leggi tutto…

Coatyarn, azienda leader nella produzione di coated yarns, è specializzata nella creazione di filati rivestiti ad alta tecnologia, adatti ad una molteplicità di applicazioni in settori che includono il rinforzo strutturale in edilizia ed il mondo tecnico-industriale a più ampio respiro. La nostra filosofia green, volta al rispetto dell’ambiente e delle risorse, trova applicazione concreta nella ricerca di materiali innovativi e sostenibili da introdurre nel sistema di Produzione: le ultime ricerche hanno portato allo sviluppo di un filato Flame Retardant totalmente Halogen free e di filati ricoperti con polimeri altamente performanti come il PPS ed il PVDF….

Leggi tutto…

Il progetto Battery Enclosure Materials Automation (BEMA) per lo sviluppo di una soluzione interamente composita per i pacchi di batterie ad alta efficienza energetica ha ottenuto importanti finanziamenti da Innovate UK, come parte di UK Research and Innovation, l’agenzia nazionale per l’innovazione del Regno Unito. …

Leggi tutto…

L’Harbin Institute of Technology (Cina), che dalla fine del 2019 sta facendo ricerca sull’applicazione di materiali compositi nel campo delle infrastrutture di comunicazione, ha realizzato la prima torre di segnalazione wireless in materiali compositi, progettata per adattarsi all’ambiente geografico e ai requisiti di montaggio della regione africana. La torre è gestita e mantenuta da Telecom Egypt…

Leggi tutto…

L’ossatura dei moduli di servizio dei satelliti realizzati nell’impianto di Torino di Thales Alenia Space richiede spesso l’impiego di strutture in materiali compositi che devono essere tagliati con estrema precisione. Qui entra in gioco Zund che ha fornito a Thales Alenia Space un sistema di taglio digitale automatico e altamente produttivo, in grado di lavorare un’ampia varietà di materiali, tra i quali spiccano i compositi…

Leggi tutto…