Frattura interlaminare nei materiali compositi rinforzati con tessuti per applicazioni aeronautiche

La resistenza a frattura interlaminare di materiali compositi con matrice di resina epossidica e rinforzo di fibre di carbonio tessute è stata caratterizzata con prove di delaminazione in modo I e modo II. Gli stessi materiali sono stati sottoposti ad un procedura di qualifica della riproducibilità del processo di produzione. Il particolare rinforzo modifica il comportamento rispetto a quello dei compositi unidirezionali. In modo I, si è osservata una propagazione del difetto discontinua a tratti (stick slip) ed altri meccanismi di danneggiamento secondari: formazione e successiva rottura di ponti di fasci di fibre (tow bridging), formazione di cricche secondarie e loro coalescenza con il fronte principale, deviazione del piano di delaminazione. In modo II, alcuni provini hanno mostrato, contrariamente a quanto atteso teoricamente, una propagazione stabile del difetto. La discrepanza tra la predizione teorica e l’osservazione sperimentale si può spiegare in virtù delle curve R fortemente crescenti, che aumentano la stabilità del sistema. Si è valutata poi l'influenza della temperatura sul comportamento dei materiali. Nelle prove a più alta temperatura la curva di carico diventa regolare e il fenomeno dello stick slip è praticamente assente. Le superfici di frattura sono state analizzate per identificare le caratteristiche indotte dal modo di sollecitazione e dalla temperatura. Data la complessità del fenomeno della frattura, si è pensato di cercare una correlazione tra la struttura del rinforzo e i meccanismi di frattura, per legare l’entità degli avanzamenti di ogni propagazione instabile di cricca alla differenza di tenacità tra l’innesco e l’arresto del fenomeno corrispondente. Si è constatato come ad avanzamenti maggiori corrisponde il verificarsi di meccanismi di danneggiamento secondari. Sono state valutate statisticamente le differenze tra, diversi lotti di produzione dello stesso materiale con il duplice scopo di verificare la riproducibilità del processo produttivo, risultato abbastanza controllato, ed ottenere degli Ammissibili in base B da utilizzare come parametri di selezione dei materiali e come dati di progettazione nel calcolo strutturale.