Difesa pubblica della tesi di dottorato presso l'ETSi

Data: mercoledì 5 luglio 2023.

Ora: 17:00

Ubicazione: Aula Professor Juan Larrañeta, Scuola Tecnica Superiore di Ingegneria dell'Università di Siviglia.

Il dottorando Serafín Sánchez Carmona difenderà pubblicamente la sua tesi di dottorato intitolata "Meccanismi di danno e rottura sotto fatica in compositi a fibra lunga con strati ultrasottili", diretta dai professori Elena Correa Montoto e Alberto Barroso Caro e supervisionata da Federico París Carballo , del Dipartimento di Meccanica dei mezzi continui e Teoria delle strutture della Scuola tecnica superiore di ingegneria dell'Università di Siviglia.

Lo studio del comportamento a fatica nei materiali compositi è di grande interesse in ambito scientifico a causa della natura non statica dei carichi a cui è sottoposta una struttura in servizio. Negli ultimi anni, lo sviluppo di lastre ultrasottili, con spessori fino a 15-20 µm, è diventato particolarmente rilevante dopo che è stata trovata una spiegazione fisica dell'esistenza dell'"effetto scala" nei materiali compositi.

Questo lavoro presenta uno studio dettagliato, sia sperimentale che numerico, dell'aspetto del danno nei laminati a strati incrociati di fibra di carbonio lunga e resina epossidica sottoposti a carico ciclico trazione-trazione, variando lo spessore dello strato a 90° (da 30 a 150 g/m2) al fine di analizzare se vi è un effetto scala sulla fatica.

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

L'emergere di un meccanismo di rottura non convenzionale, in particolare la delaminazione longitudinale sotto carico applicato, ha portato a un'analisi numerica dettagliata del noto "effetto bordo" quando si trattano spessori ultrasottili. Questa analisi evidenzia la comparsa di uno stato di carico biassiale sul bordo dei campioni anche in presenza di sole tensioni residue di polimerizzazione. I risultati di questo studio numerico sono stati corroborati mediante tomografia computerizzata 3D.

Tutto ciò ha portato a corroborare l'esistenza di un "effetto scala" alla fatica dopo aver osservato un ritardo nella comparsa dei diversi meccanismi di rottura quando vengono utilizzati fogli ultrasottili rispetto a quelli che si verificano nei laminati compositi con fogli di spessore convenzionale.