Modeling and testing of a weft knitted textile composite

Textile-reinforced thermoplastic composites have a great potential in many lightweight applications due to their excellent mechanical properties, fast manufacturing time and reduced production wastes; however, the prediction of their elastic properties is often a challenging task. An analytical approach, based on a simplified 3D Mosaic model, is here presented and applied for the homogenization of a multi-layer three-dimensional textile that is produced within the European MAPICC 3D project. The unified Periodic Boundary Condition is imposed for the analysis of the textiles' Representative Volume Element. An experimental campaign is carried out; the actual mechanical properties of the composite textile are tested and results are compared to the values obtained through the analytical model. The predicted elastic properties were found to be in good agreement with the experimental data.

Grazie alle loro elevate proprietà meccaniche, i ridotti tempi di lavorazione e una netta riduzione degli scarti di lavorazione, i tessuti compositi con matrice termoplastica presentano notevoli possibilità di impiego in numerose applicazioni in cui il contenimento del peso è un parametro determinante. Tuttavia, una stima corretta delle proprietà elastiche dei tessuti compositi può risultare complessa. In questa tesi viene presentato un modello analitico basato su uno schema semplificato di un mosaico tridimensionale; il modello viene quindi applicato per l’omogeneizzazione delle caratteristiche meccaniche di un composito multi-strato realizzato con un tessuto prodotto nell’ambito del progetto europeo MAPICC 3D. L’analisi è svolta su di un’unità di volume rappresentativa tramite l’applicazione della condizione unificata di periodicità. Alcune prove sperimentali sono svolte per valutare le reali proprietà meccaniche del composito e confrontare i risultati con quelli ottenuti attraverso il modello analitico. Il modello ha fornito stime delle proprietà elastiche con un buon grado di correlazione rispetto ai valori sperimentali ottenuti.