Un aspetto critico intrinseco dei laminati compositi è la loro limitata resistenza al carico fuori piano, potenziale di fonte di delaminazione e conseguente cedimento strutturale. Il monitoraggio dello stato di salute strutturale (Structural Health Monitoring, SHM) è un complesso di tecniche per il monitoraggio continuo dell'innesco ed evoluzione de difetti in una struttura . Nel contesto dei compositi laminati, la ricerca si sta concentrando sullo sviluppo di sensori che combinano un'elevata sensibilità con un basso impatto produttivo e strutturale sul laminato. Una strada promettente è quella dell'incorporazione di polvere di titanato di zirconato di piombo (PZT) all'interno di una matrice epossidica, all'interfaccia tra due pelli del laminato; questa tecnica può essere rapidamente estesa anche a giunzioni incollate. L'individuazione delle costanti elastiche, piezoelettriche e dielettriche dello strato epoxy-PZT è di interesse per la creazione del gemello digitale di un componente sensorizzato con questa tecnica. L'individuazione per via sperimentale permette di valutare solamente alcune di queste e il valore è dipendente dallo stato tensionale nello strato. In questo lavoro perciò, i moduli elastici, le costanti piezoelettriche e le costanti dielettriche omogeneizzate dello strato epoxy-PZT sono state valutate mediante simulazione agli elementi finiti (FE) di un elemento di volume rappresentativo (Representative Volume Element, RVE). Le proprietà omogeneizzate sono state poi utilizzate in un secondo modello FE di un campione di materiale composito laminato in cui era stata introdotta la polvere PZT tra due pelli e veniva caricato in compressione. La sensibilità elettrica è stata valutata in funzione della distanza tra gli elettrodi di segnale. I risultati mostrano che i modelli FE con le proprietà omogeneizzate dall'analisi RVE hanno una sensibilità decrescente con l'aumentare della distanza degli elettrodi, in buon accordo con i risultati sperimentali, il che dimostra la validità dell'approccio utilizzato
Valutazione numerico-sperimentale delle proprietà meccaniche ed elettriche omogeneizzate di uno strato di resina epossidica con polveri di PZT / Gulino, M.; Pirondi, A.. - (2023).
Valutazione numerico-sperimentale delle proprietà meccaniche ed elettriche omogeneizzate di uno strato di resina epossidica con polveri di PZT
M. Gulino;A. Pirondi
2023-01-01
Abstract
Un aspetto critico intrinseco dei laminati compositi è la loro limitata resistenza al carico fuori piano, potenziale di fonte di delaminazione e conseguente cedimento strutturale. Il monitoraggio dello stato di salute strutturale (Structural Health Monitoring, SHM) è un complesso di tecniche per il monitoraggio continuo dell'innesco ed evoluzione de difetti in una struttura . Nel contesto dei compositi laminati, la ricerca si sta concentrando sullo sviluppo di sensori che combinano un'elevata sensibilità con un basso impatto produttivo e strutturale sul laminato. Una strada promettente è quella dell'incorporazione di polvere di titanato di zirconato di piombo (PZT) all'interno di una matrice epossidica, all'interfaccia tra due pelli del laminato; questa tecnica può essere rapidamente estesa anche a giunzioni incollate. L'individuazione delle costanti elastiche, piezoelettriche e dielettriche dello strato epoxy-PZT è di interesse per la creazione del gemello digitale di un componente sensorizzato con questa tecnica. L'individuazione per via sperimentale permette di valutare solamente alcune di queste e il valore è dipendente dallo stato tensionale nello strato. In questo lavoro perciò, i moduli elastici, le costanti piezoelettriche e le costanti dielettriche omogeneizzate dello strato epoxy-PZT sono state valutate mediante simulazione agli elementi finiti (FE) di un elemento di volume rappresentativo (Representative Volume Element, RVE). Le proprietà omogeneizzate sono state poi utilizzate in un secondo modello FE di un campione di materiale composito laminato in cui era stata introdotta la polvere PZT tra due pelli e veniva caricato in compressione. La sensibilità elettrica è stata valutata in funzione della distanza tra gli elettrodi di segnale. I risultati mostrano che i modelli FE con le proprietà omogeneizzate dall'analisi RVE hanno una sensibilità decrescente con l'aumentare della distanza degli elettrodi, in buon accordo con i risultati sperimentali, il che dimostra la validità dell'approccio utilizzatoI documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
