CAPITOLO 13 Conclusioni

(1)

Capitolo 13 – Conclusioni

CAPITOLO 13

Conclusioni

13.1 Conclusioni

Le prove effettuate nel corso di questa tesi, hanno permesso di avere una valutazione del comportamento meccanico della schiuma sintattica E-Foam. L’aspetto più significativo messo in luce è la differenza del comportamento del materiale a trazione e a compressione. La figura 13.1 riporta in maniera indicativa e in sintesi l’andamento medio evidenziato dalle prove uniassiali di trazione e compressioni effettuato sui provini di E-Foam.

Figura 13.1 - Andamento medio delle curve tensione – deformazione evidenziato dalle prove uniassiali di trazione e compressioni effettuato sui provini di E-Foam

(2)

A trazione il materiale presenta un comportamento che risulta fragile. La rottura avviene in maniera pressoché istantanea, dando luogo a due superfici di rottura che combaciano in maniera perfetta senza evidenziare deformazioni di tipo plastico. A trazione la rottura avviene per la formazione di una cricca in corrispondenza della rottura di più microsfere, questo porta come conseguenza all’innesco di meccanismo in grado di portare a rottura la schiuma sintattica in maniera fragile. La stessa modalità di rottura è stata evidenziata attraverso le prove di flessione a tre e a quattro punti.

A compressione il materiale manifesta un comportamento che può essere definito pseudplastico. Le deformazioni rimangono nel campo elastico lineare fino a che non avviene la rottura del primo strato di microsfere, a questo punto si manifestano sulla superficie del provino le prime linee di rottura, che nella maggior parte dei casi sono linee inclinate di 45° rispetto alla direzione di compressione. Successivamente al picco di massimo, si ha una fase di assestamento, il valore del carico scende leggermente fino a mantenersi costante con la deformazione. Questa è la fase che in [1] viene definita “densification”, i vari strati di microsfere si schiacciano l’uno sull’altro riempiendo gli spazi lasciati vuoti dalla microsfere rotte. Il materiale in questa fase continua a scorrere gradualmente lungo le linee di rottura fino a portare il provino alla rottura completa.

Questa tipo di comportamento è spiegabile in questo modo: le modalità di rottura evidenziate, verificano l’ipotesi di perfetta aderenza tra resina e particella, e quindi di conseguenza si può affermare che la resistenza della schiuma sintattica risulta strettamente legata alla resistenza delle singole microsfere. Conclusione che si trova anche in [11], argomentata anche da micrografie lungo la superficie di rottura.

Questa caratteristica è stata evidenziata anche nella prova di compressione contenuta. Dopo il primo tratto di deformazione elastico – lineare, le prime microsfere iniziano a rompersi e si nota un evidente cambio di pendenza nella curva sforzo – deformazione. Proseguendo con la corsa del pistone il materiale continua a compattarsi, riempiendo i vuoti lasciati dalle varie microsfere rotte. Si sono raggiunti i valori massimi trasmissibili dalla macchina senza evidenziare sui provini dei distacchi di materiale e delle linee di rottura. La schiuma sintattica sottoposta a questo tipo di sollecitazione ha manifestato un comportamento simile ad un liquido in un campo di pressione idrostatico. Sul diagramma in figura 3.1 sono riportati anche i valori medi delle tensioni di rottura e dei moduli elastici misurati. La schiuma sintattica E-Foam risulta circa due volte più resistente a compressione rispetto alla trazione. Questo tipo di comportamento era stato ottenuto anche in [6].

(3)

I valori dei moduli elastici concordano abbastanza con la modellazione teorica riportata in [5], per quanto riguarda l’E-Foam il modulo elastico a trazione risulta sottostimato di circa il 12 %. Per quanto riguarda il modulo elastico a compressione risulta minore rispetto al modulo elastico a trazione, questa differenza è stata messa in luce anche in [6], ma bisogna comunque tenere in considerazione che i provini utilizzati a compressione, presentavano una certa difettosità macroscopica dovuta alla presenza di bolle d’aria rimaste intrappolate durante il processo di formatura.

Nel processo di miscelazione e di formatura, facilitata dalla possibilità, evidenziata più volte, di poter modellare il materiale quando esso si trova nella fase di transizione gel-gommosa tra liquido viscoso e solido completamente consolidato, risulta fondamentale ridurre il più possibile la presenza di bolle d’aria all’interno del materiale.

L’esperienza fatta nel laboratori della “Nuova Connavi S.r.l.” è stata da questo punto di vista molto importante, ed è stata messa in pratica per la realizzazione dei vari provini ed in particolar modo dei provini tubolari.

Per quanta riguarda la caratterizzazione della resistenza del materiale, in attesa di avere a disposizione ulteriori risultati, tramite le prove già progettate di taglio puro e soprattutto attraverso le prove biassiali con provini tubolari, può essere descritta dal diagramma riportato in figura 13.2:

Figura 13.2 –Punti del diagramma di resistenza individuati

(4)

La curva di resistenza sarà vincolata a passare attraverso i punti indicati nel diagramma 13.2, punti che sono stati ricavati in base ad una caratterizzazione uniassiale del materiale considerando un generico stato piano di tensione avente come tensioni principali σ1, σ2.

Tenendo presente la curva di resistenza tracciata in [6], ottenuta applicando alle schiume sintattiche il criterio di resistenza di Drucker – Prager, si può ipotizzare che la curva di resistenza del materiale sia un ellisse distorta, allungata nel campo delle tensioni di compressione. Scopo delle ulteriori prove programmate è quello di determinare altri punti nel piano σ1, σ2., necessari al completamento della curva ( figura 13.3).

Figura 13.3 – Confronto tra la zona di resistenza individuata nel corso della caratterizzazione effettuata e la curva di Drucker – Prager [6].