Experimental analysis on hybrid joint under thermal load : TiltRotor AW609

The aim of this master degree thesis is to investigate the properties of hybrid coupling between Al alloy and composite materials under thermal load. Starting from the evaluation of thermal properties of different composite materials with carbon fibres and glass fibres, the objective is to define the characteristics of the typical AW609 joint, where Al alloy and composite materials are joined through the whole structure. First a simple joint made of two plates will be tested at an operative temperature of 50 °C (122 °F), then a typical aeronautical joint made of a metallic stringer and a composite panel will be tested in hot and cold temperature, and in the end, an extract of the fuselage structure, will be tested on a climatic chamber in order to verify the results obtained for the simpler cases.

Questo lavoro di tesi é svolto con l’intento di approfondire le conoscenze nell’accoppiamento ibrido di giunzioni aeronautiche metallo-composito. Particolare attenzione é posta sul fenomeno del carico termico, che date le differenti proprietà dei materiali nella giunzione comporta uno stato di sforzo non trascurabile. A partire dalla valutazione delle proprietà meccaniche e termiche di diverse tipologie di materiali compositi, l’obiettivo finale è la caratterizzazione della giunzione ibrida tipica del convertiplano, TiltRotor AW609, dove leghe di alluminio sono giuntate a materiali in fibra di carbonio in matrice polimerica. Prima viene analizzato un semplice caso di due piastre sovrapposte e portate a temperatura costante di 50°C, poi una giunzione tipica aeronautica (longherone in alluminio e pannello in composito), viene riscaldata a 70 °C e poi raffreddata a -55°C, ed infine un estratto della fusoliera del velivolo viene riscaldato in una camera climatica con lo scopo di verificare la bontà delle correlazioni tra prove sperimentali e modelli a elementi finiti sviluppati.