Attuazione di pannelli corrugati in composito con leghe a memoria di forma

La ricerca in campo delle strutture aeronautiche negli ultimi anni si è concentrata sullo sviluppo e la progettazione di sistemi innovativi atti alla realizzazione di velivoli con prestazioni ed efficienze maggiori. In tale senso, il progetto di strutture con capacità morphing, e soprattutto la possibilità di controllare la deformazione di tali strutture è oggigiorno un filone di ricerca molto promettente. A tal proposito la tesi descrive a livello introduttivo gli aspetti fondamentali delle strutture morphing, e presenta le caratteristiche di pannelli corrugati in composito che risultano di particolare interesse sia in termini di proprietà meccaniche che in termini di integrabilità con attuatori. Tra questi spiccano gli studi sui materiali a memoria di forma come impiego per l’attuazione di tali strutture. Nel presente lavoro di tesi vengono presentati gli aspetti legati alle caratteristiche termo-meccaniche della lega a memoria di forma NiTi. Si presenta perciò una attività sperimentale volta a caratterizzare tali proprietà attraverso prove di calorimetria differenziale (DSC), DMA e prove di attuazione non convenzionali di cicli di riscaldamento e raffreddamento a carico variabile. Questi dati sono impiegati per la realizzazione di un modello ad elementi finiti che simula il comportamento del materiale nelle fasi di trasformazione in austenite e martensite detwinned. Il modello prevede di simulare il comportamento del materiale in fase di attivazione attraverso la definizione di coefficiente termici equivalenti e per la fase di raffreddamento, la definizione di un comportamento di tipo elasto-plastico, entrambi calibrati attraverso i dati sperimentali delle prove svolte. Le analisi vengono svolte sfruttando una tecnica di modellazione multi-step che permette al solutore di combinare i differenti modelli di materiale all’interno della stessa analisi Il modello realizzato si è dimostrato efficace nel descrivere il comportamento del materiale durante le fasi di tranformazione di fase per bassi livelli di carico e ha fornito indicazioni qualitative sulla capacità della lega di attuare un sistema integrato composto da un pannello di doppio corrugato e fili di NiTi. L’aspetto principale che viene presentato nel seguente lavoro, riguarda la realizzazione di un dimostratore tecnologico del sistema integrato appena descritto. Vengono studiate due soluzioni per la realizzazione di pannelli in materiale composito a doppia corrugazione che si distinguono per il modo in cui i fili di NiTi vengono impiegati come attuatori. Un primo dimostratore è realizzato incollando i fili direttamente all’interno della struttura corrugata, mentre il secondo è realizzato inglobando dei tubi in PTFE (Teflon) nei quali successivamente vengono introdotti gli attuatori. In entrambi i casi vengono valutate le performance in termini di capacità dei fili di attuare il sistema e dello stesso di riportarsi ad una condizione indeformata sfruttando l’effetto dell’elasticità della struttura coorrugata. Dai risultati ottenuti nelle prove sperimentali risulta evidente come l’impiego di tali sistemi all’interno di strutture con capacità morphing rappresenta una promettente soluzione per il controllo delle deformazioni di tali strutture.