La delaminazione, o frattura interlaminare, è una delle più pericolose modalità di danneggiamento dei laminati compositi fibrorinforzati.

Prefazione

La delaminazione, o frattura interlaminare, è una delle più pericolose modalità di danneggiamento dei laminati compositi fibrorinforzati.

È ormai consolidata l’abitudine di studiare questo fenomeno attraverso le tecniche della meccanica della frattura. In particolare per poter prevedere la condizione di iniziazione e propagazione di una fessu- ra, applicando un opportuno criterio di crisi, è necessario conoscere con la miglior accuratezza possibile il valore del tasso di rilascio dell’energia elastica critico: migliori livelli di confidenza permettono di diminuire i coefficienti di sicurezza in fase di progetto.

Il valore critico del tasso di rilascio dell’energia è una proprietà del materiale che è possibile ricavare per via indiretta da prove sperimentali su provini pre–fessurati. Alla base di questo procedimento vi è l’applicazione di un opportuno modello meccanico che permetta di risalire alla proprietà del materiale attraverso le grandezze misurate durante la prova di delaminazione (in particolare forze e spostamenti).

Sebbene per lo studio dei laminati unidirezionali esista una consolidata letteratura e le procedure siano state codificate nella forma di normative per le prove standard (ASTM e JISC), per lo studio di laminati non simmetrici non esistono ancora metodologie universalmente accettate come valide.

Quando la delaminazione propaghi in modo non simmetrico rispetto al piano medio del laminato, o quando il laminato sia costituito da più materiali diversi, la modalità di frattura è in generale di tipo misto, e è importante conoscere il contributo dei singoli modi (apertura, o modo I, e scorrimento, o modo II).

Negli ultimi anni sono stati sviluppati, da un gruppo di ricerca presso l’Università di Pisa, una serie di modelli analitici per la descrizione e interpretazione delle differenti prove sperimentali di tenacità a frattura. Tutti questi modelli si basano sull’idea comune che un provino possa essere assimilato ad un sistema di due travi sovrapposte e collegate tra loro da una interfaccia elastica. Questa tesi nasce con lo scopo di generalizzare questo modello meccanico, fornendo la soluzione generale per un generico elemento di laminato caricato solo da azioni ai suoi estremi, in corrispondenza dei quali non vengono fissate particolari limitazioni alle condizioni di vincolo.

Questo elemento è supposto costituito da due travi laminate di Timoshenko che possono presentare sequenze di impilamento generiche caratterizzate anche da accoppiamenti flesso–estensionali.

Applicando a questo modello meccanico le opportune condizioni al bordo, che specializzano l’analisi al particolare problema in esame, è possibile descrivere la risposta alle sollecitazioni di un qualsiasi provino, comunque esso sia caricato e comunque esso sia fissato alla macchina di prova.

A titolo di esempio viene mostrato come poter applicare questo modello alla riduzione dei dati di provini simmetrici e asimmetrici. Le previsioni teoriche sono anche presentate sotto forma di grafici e dati numerici.

Il software Mathematica

è stato di prezioso ausilio al calcolo.

Sebbene la messa a punto di questo modello possa rappresentare un successo importante a corona- mento del duro lavoro di più persone, rimane comunque ancora spazio per ulteriori studi: ad esempio, sarà importante validare l’efficacia del modello con prove sperimentali dirette. In tale occasione sarà pos- sibile far luce su un punto critico del modello: determinando sperimentalmente il valore della rigidezza dell’interfaccia elastica e valutando l’efficacia dei metodi di calibrazione proposti in letteratura.

v