Studio numerico e sperimentale di pannelli sandwich soggetti ad impatto

Il presente lavoro di tesi ha come scopo lo studio del danneggiamento di diversi pannelli realizzati in materiale composito sandwich danneggiati attraverso prove di impatto a bassa velocità e poi sottoposti a prove di trazione. Il materiale considerato è costituito da due fogli esterni in acciaio inossidabile austenitico, 316L, e da un cuore in materiale polimerico, poliolefina. Sono state studiate quattro diverse configurazioni di pannelli che differiscono tra loro per gli spessori delle pelli esterne e del core. Nella prima parte del lavoro, dopo aver fornito una panoramica dei materiali compositi sandwich ed aver approfondito il materiale oggetto di questa tesi, viene illustrata la fase sperimentale e le misure condotte sui pannelli danneggiati. La seconda è invece il cuore del lavoro dove viene illustrata la realizzazione del modello numerico, attraverso gli elementi finiti, che simula il danneggiamento provocato da un proiettile lasciato cadere da un’altezza definita. Per validare il modello si confrontano i valori sperimentali e numerici di deflessione post-impatto del pannello. A valle della fase di impatto, si simula la prova di trazione per il modello danneggiato, analogamente a quanto fatto nella fase sperimentale. Poiché durante le prove sperimentali si è analizzata la temperatura superficiale dei provini impattati, dal modello FEM si sono estratti dei parametri analoghi a quelli valutati termograficamente. In particolare, si è cercato di correlare lo sforzo idrostatico del modello numerico con l’incremento/decremento di temperatura, lontano e in prossimità della zona impattata, durante i primi secondi della prova di trazione in accordo con la teoria termoelastica. In questo modo, è possibile definire sia dalle prove sperimentali che dalle simulazioni numeriche un valore di sforzo, detto σ_D, che identifica l’inizio del danneggiamento nel pannello durante la prova statica. Si è visto che la zona impattata agisce intensificando lo sforzo e tale intensificazione è valutata per le diverse configurazioni dei pannelli. Infine si è proposta un’applicazione futura del modello che può essere utilizzato in fase di progettazione per prevedere il danneggiamento introdotto in questo tipo di materiale da impatti a bassa ed alta velocità.