Giunzione di materiali compositi con rinforzo in alluminio realizzati tramite tecnologia RTM

The aim of this work is the experimental and numerical investigation of the potential benefits that aluminium alloy inserts can introduce in joining hybrid composite laminates made by RTM technology. The RTM process allows to embed metal inserts directly in the composite material during the fibre placement phase, in this manner the finished product does not require further treatment. Hybrid carbon and glass fibre composites allow to obtain a material that shows the combined advantages of the individual components and at the same time mitigate their less desirable qualities, enhancing the behaviour of the interface between composite and metal insert. Experimental tests carried out on both reinforced and unreinforced hybrid composite coupon, showed a significant increase of the loading capacity, due to the employment of aluminium alloy inserts. A simple linear-elastic numerical model was built in order to give a numerical interpretation of the insert plastic behaviour and a qualitative representation of the failure behaviour of the joining system.

L'obiettivo di questo lavoro di tesi è lo studio sperimentale e in parte numerico delle potenzialità introdotte da elementi di rinforzo in lega di alluminio nelle giunzioni di laminati in materiale composito ibrido realizzati utilizzando il processo di Resin Transfer Moulding (RTM). La tecnologia RTM ha permesso di inglobare gli inserti di rinforzo all'interno del laminato durante la fase di deposizione dei tessuti ed ottenere pannelli che non necessitano di ulteriori lavorazioni per l'introduzione di lamine di rinforzo. La scelta di realizzare dei compositi ibridi vetro/carbonio ha permesso di ottenere dei laminati dotati dei pregi di entrambe le fibre di rinforzo utilizzate, mitigandone gli svantaggi, e migliorando il comportamento all'interfaccia composito-inserto. Le prove prove sperimentali effettuate, volte a testare la giunzione tra provini in composito ibrido (fibre di vetro e carbonio e resina epossidica) dotati di elemento di rinforzo e non, hanno mostrato come l'introduzione di un inserto inglobato al centro del laminato apporti un effetto benefico alla giunzione, migliorandone il comportamento a rottura e incrementandone il massimo sforzo. È stato inoltre realizzato un modello ad elementi finiti molto semplice in grado di fornire un'interpretazione quantitativa dell'ingresso in campo plastico dell'inserto e qualitativa del comportamento a rottura della giunzione.