Difesa pubblica della tesi di dottorato presso l'ETSi

Data: mercoledì 5 luglio 2023.

Orario: 17:00

Luogo: Sala del Professor Juan Larrañeta, Scuola Tecnica Superiore di Ingegneria dell'Università di Siviglia.

Il dottorando Serafín Sánchez Carmona difenderà pubblicamente la sua tesi di dottorato dal titolo "Meccanismi di danneggiamento e cedimento sotto fatica in compositi a fibra lunga con strati ultrasottili", che è stata diretta dai professori Elena Correa Montoto e Alberto Barroso Caro e supervisionata da Federico París Carballo , del Dipartimento di Meccanica dei Media Continui e Teoria delle Strutture della Scuola Tecnica Superiore di Ingegneria dell'Università di Siviglia

Lo studio del comportamento a fatica dei materiali compositi è di grande interesse in ambito scientifico per la natura non statica dei carichi subiti da una struttura in servizio. Negli ultimi anni, la comparsa di lastre ultrasottili, fino a 15-20 µm di spessore, ha assunto particolare rilevanza dopo aver trovato una spiegazione su base fisica per l’esistenza dell’“effetto scala” nei materiali compositi.

Questo lavoro presenta uno studio dettagliato, sia sperimentale che numerico, della comparsa di danni nei laminati a strati incrociati di fibra lunga di carbonio e resina epossidica sottoposti a carico ciclico di trazione-trazione, variando lo spessore dello strato di 90° (da 30 a 150 g/m2) per analizzare se esiste un effetto scala di fatica.

L'ampio lavoro sperimentale è consistito, innanzitutto, nella caratterizzazione delle proprietà meccaniche e termiche dei diversi preimpregnati utilizzati oltre all'analisi dell'effetto di diverse condizioni di produzione e di prova sulla durata a fatica dei laminati unidirezionali a 90° realizzati con materiale di spessore convenzionale e ultrasottile; e, in secondo luogo, in un'esaustiva osservazione microscopica della comparsa di danni nei diversi laminati a strati incrociati a fatica, variando lo spessore dello strato a 90° da uno spessore ultrasottile (30 g/m2) a uno spessore convenzionale (maggiore di 120 g /m2).

La comparsa di un meccanismo di rottura non convenzionale, nello specifico il distacco longitudinale in corrispondenza del carico applicato, ha portato ad un'analisi numerica dettagliata del noto "effetto bordo" quando si ha a che fare con spessori ultrasottili, evidenziando la comparsa di uno stato di carico biassiale a livello il bordo dei provini anche quando esistono solo tensioni residue di maturazione. I risultati di questo studio numerico sono stati confermati dalla tomografia computerizzata 3D.

Tutto ciò ha portato ad corroborare l'esistenza di un “effetto scala” a fatica dopo l'osservazione di un ritardo nella comparsa dei diversi meccanismi di rottura quando si utilizzano lastre ultrasottili rispetto a quelle prodotte in materiali compositi laminati con lastre di spessore convenzionale.