Caratterizzazione dei materiali ibridi all'impatto

This Thesis focusses the attention on the damage analysis of impact on hybrid sandwich panels. The study of these materials was carried out in collaboration with Clausthal University of Technology. The application of these panels is in the automotive field, as lateral or roof panels. For this reason, it is important to quantify the capacity of these panels to adsorb kinetic energy due to impacts, as well as to monitor the variation in mechanical properties, consequences of the damage. Many impact tests are carried out on four different composite configurations, inducing a localized damage. After the impacts, specimens are cut from the panels and tensile static tests are performed in displacement control to evaluate the mechanical characteristics of the impacted panel and to compare them with the undamaged configuration. These tests are also IR-monitored, to evaluate thermographic parameters. The effects of impact damages on different properties are therefore estimated at first from the geometrical viewpoint, then in terms of variation of mechanical characteristics, and finally of change in thermographic parameters. With the aim of quantifying the variation of these properties as a consequence of impacts, experimental data from undamaged materials are compared with the impacted ones. Comparing the values of these properties to the corresponding impact energy value, it was possible to define specific quantities, useful to compare the damage effects related to different hybrid configuration.

Questa Tesi approfondisce l’analisi del danneggiamento da impatto in pannelli di composito ibrido di tipo sandwich. Lo studio di questi materiali è stato condotto in collaborazione con la Clausthal University of Technology. Questo tipologia di prodotti è stata progettata al fine di un futuro impiego nel campo dell’automotive per la realizzazione di fiancate. Risultano quindi interessanti sia la quantificazione della capacità di assorbimento di energia cinetica conseguente ad un impatto che la specificazione della variazione delle proprietà meccaniche a seguito del danneggiamento. Diverse prove di impatto sono state effettuate su quattro differenti configurazioni di composito ibrido, inducendo un danneggiamento localizzato. A valle degli impatti, dai pannelli sono stati estratti dei provini e si sono condotte delle prove di trazione in controllo di spostamento, per ottenere le caratteristiche meccaniche del materiale danneggiato e confrontarle con quello integro. Tali prove sono state anche monitorate mediante termo-camera ad infrarossi, ed è stato possibile definire il valore dei parametri termografici. Gli effetti dei danneggiamenti da urto sono dunque stati caratterizzati prima geometricamente, poi in termini di variazione delle caratteristiche meccaniche, ed infine in termini di variazione di parametri termografici. Allo scopo di apprezzare il mutamento delle varie proprietà a seguito di un impatto, sono stati confrontati i dati sperimentali ottenuti da campioni di materiale composito integro e danneggiato. Rapportando i valori delle variazioni delle diverse proprietà ai rispettivi valori di energia cinetica d’impatto, sono state definite delle grandezze specifiche, in questo modo è stato possibile confrontare gli effetti del danneggiamento relativi a differenti configurazioni ibride.