Introduzione
Questa tesi è suddivisa in sette capitoli.
Nel Capitolo 1 si richiamano i concetti essenziali della meccanica dei continui anisotropi, e in par- ticolare si introducono i concetti fondamentali della teoria classica dei laminati, applicata in partico- lare allo studio della meccanica dei laminati compositi; viene introdotto quindi il concetto di tensione interlaminare e se ne analizza il contributo al fenomeno della delaminazione.
Nel Capitolo 2 si richiamano concetti base di meccanica della frattura, specializzando la trattazione nell’ambito dello studio della tenacità a frattura del materiale composito. Si definisce il tasso di rilascio dell’energia e la sua relazione con il fattore di intensificazione degli sforzi.
Nel Capitolo 3 vengono descritte le principali prove sperimentali standardizzate per la caratterizza- zione della tenacità a frattura. In particolare, si descrivono le norme ASTM per le prove sperimentali DCB e MMB e la norma JIS per la prova ENF, richiamando i procedimenti suggeriti per la riduzione dei dati sperimentali allo scopo di valutare il tasso di rilascio dell’energia. Successivamente, nel Capitolo 4 si descrivono i principali metodi utilizzati per la scomposizione del tasso di rilascio dell’energia quando si esaminino laminati non simmetrici, o in generale, quando siano presenti condizioni di modo misto: in tal caso non è infatti univoco il procedimento e è tuttora dibattuto quale sia il metodo che consenta una valutazione più precisa. In particolare, vengono descritti il metodo globale, il metodo locale, la virtual crack closure techniquee i modelli con interfaccia.
Nel Capitolo 5 si espone il modello meccanico il cui sviluppo è l’oggetto di questa tesi: si studia il problema di una fessura che propaghi all’interfaccia fra due laminati di materiali e spessori differenti.
Gli strati sono trattati come travi laminate, deformabili a taglio e di lunghezza finita, collegate tra di loro da un’interfaccia di spessore trascurabile e soggette ad una condizione di carico generica agli estremi.
Il problema è completamente risolto analiticamente ottenendo la soluzione di un sistema di equazioni differenziali che ha come incognite principali gli sforzi interlaminari.
Nel Capitolo 6 sono illustrati a titolo esemplificativo alcuni risultati numerici ottenuti applicando il modello meccanico proposto nel Capitolo 5. In particolare la soluzione generale è applicata a differenti tipologie di prove sperimentali definendo un generico materiale e scegliendo opportune dimensioni per i provini. Si mostrano quindi le procedute seguite per determinare le espressioni esplicite degli sforzi interlaminari e il valore del tasso di rilascio dell’energia in funzione del carico applicato al provino.
Infine nel Capitolo 7 si commentano i risultati forniti dalla soluzione generale del problema in esame e si illustrano sinteticamente i possibili sviluppi futuri.
Alla presente tesi sono allegate anche due Appendici che mostrano in dettaglio come calcolare le rigidezze e le cedevolezze di un generico laminato a partire dalle proprietà meccaniche del materiale costituente le lamine e in funzione degli orientamenti degli assi materiali (nel caso di lamine ortotrope);
e come sia possibile trovare come si ripartiscano le caratteristiche della sollecitazione nella sezione di un laminato.
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