Studi numerici e tecnologici per topologie chirali a nodi poligonali

Chiral structures, in recent years, have been proposed and applied in several studies in order to exploit their peculiar structural response, which is characterized by a negative Poisson’s ratio. One for the most important field of application, in aeronautics, is the design of morphing structures. The term morphing refers to all the thecnologies that allow the design of components capable of changing shape without relyng on moveable rigid surfaces, but through the continuous deformation of flexible structure. Particular attention is paid in this regard to structures, made of composite, with chiral morphology. These structures are characterized by a non-centrosymmetric geometry, and are able to combine great flexibility to a lightness typical of the materials of construction. The aim of this work is to create demonstrators with an alternative morphologycompared to the chiral structures alredy developed and studied, by using a technology that reduce the manufacturing difficulties and eliminates some structural weak points. Starting from a numerical model, the first goal is to make a comparison with the original morphology. Once evaluated the numerical good performance of the new morphology, in term of Poisson’s ratio and stiffness, will be produced experimental models on which to test. First, the technological procedure has been planned, after 2 componets were produced made of carbon fiber and 2 components made of glass fiber. Once the manufacturing process is completed, the next goal was testing. These tests will be made in tensile and compression, verifying the correlation with the numerical data. The last step is to evaluate several modifications to he numerical model to improve the numerical-experimental correlation.

Le strutture con morfologia chirale, negli ultimi anni, sono state proposte ed applicate in numerosi studi cercando si sfruttarne il particolare comportamento auxetico, caratterizzato da coefficienti di Poisson negativi. Uno dei più importanti settori di applicazione, in ambito aeronautico, è quello che si pone come obiettivo la realizzazione di strutture ‘’morphing’’. Qusto termine è relativo all’insieme delle tecnologie che permettono la realizzazione di componenti in grado di subire variazioni di forma continue, adattando la struttura alle esigenze aerodinamiche, senza sfruttare superfici mobili rigide ma subendo grandi deformazioni in modo controllato. Particolare attenzione in questo ambito viene prestata alle strutture con morfologia chirale realizzate in composito. Queste strutture sono caratterizzate da una geometria non centro-simmentrica e sono in grado di unire flessibilità e leggerezza. L’obiettivo di questo lavoro è quello di realizzare elementi strutturali chirali con una tecnologia ed una morfologia differente da quella fin qui sviluppata e studiata, al fine di migliorare le prestazioni strutturali ed eliminare alcuni aspetti complessi della procedura tecnologica. Partendo da un modello numerico della nuova morfologia, si effettuano confronti con la morfologia originaria. Una volta valutate le prestazioni della nuova morfologia a livello numerico, in termini di coeffieciente di Poisson e di rigidezza, si producono dei modelli sperimentali sulla quale effettuare dei test. Prima di ciò si pianifica la procedura tecnologica da seguire ed inseguito si producono 2 componenti in fibra di carbonio e 2 in fibra di vetro. Terminato il processo produttivo si procede con la fase di test. Questi test verranno fatti a trazione e compressione verificando la correlazione con i modelli numerici studiati. In ultimo si valutano le modifiche da apportare al modello numerico per ottenere una buona correlazione numerico-sperimentale.