Modellazione di giunti di FRP

Il presente lavoro di tesi si divide in due parti: la prima verte riguarda uno studio numerico sul comportamento di giunti adesivi di FRP; la seconda, invece, uno studio sperimentale sulla modalità di rottura per rifollamento di giunti bullonati di GFRP al variare dell’angolo di fibratura. Giunti incollati. In questa prima parte è proposto un modello matematico per lo studio dei problemi di equilibrio di giunti incollati tra aderendi di FRP. In particolare sono presi in considerazione sia giunti a semplice sovrapposizione che giunti a doppia sovrapposizione, sollecitati a flessione e taglio nonché a sforzo normale. Il problema è non lineare per il particolare legame costitutivo di tipo coesivo scelto per modellare l’interfaccia. Per gli aderendi, invece, si ipotizza un comportamento indefinitamente elastico lineare. Si assume la possibilità di disaccoppiare il problema flesso/tagliante da quello estensionale, e quindi di non tener conto degli effetti mutui tra tensioni tangenziali e normali agenti al’interfaccia. Questa ipotesi, come sottolineato in letteratura, permette di ottenere risultati sufficientemente corretti dal punto di vista tecnico quando le caratteristiche meccaniche degli aderendi sono pressoché simili, come accade nei casi in esame. Una seconda ipotesi è rappresentata dalla possibilità di decomporre additivamente l’energia totale di frattura G in due aliquote: una relativa al modo I di frattura (opening); l’altra relativa al modo II di frattura (sliding). Con tali premesse è possibile ricondurre lo studio dei suddetti problemi di equilibrio a quelli di schemi strutturali semplificati, dove il comportamento meccanico dell’adesivo è modellato da due letti continui di molle indipendenti, in grado di caratterizzare le interazioni sia normali che trasversali. Gli aderendi sono invece modellati secondo la teoria tecnica della trave. E’ proposta una semplice ed efficace procedura iterativa per la risoluzione dei summenzionati problemi. Attraverso l’utilizzo del criterio di frattura di Hutchinson a Suo è stato inoltre possibile individuare soli cinque parametri adimensionali da cui dipendono i problemi di progetto e verifica di tali giunti. Sono riportati alcuni esempi di dominio ultimo dell’interfaccia ed alcuni confronti con risultati disponibili in letteratura. Giunti bullonati. In questa parte si riportano, invece, i risultati di uno studio sperimentale sulla modalità di crisi per rifollamento di compositi laminati di GFRP. In particolare si sono analizzati gli effetti dell’angolo di fibratura e dello schema di laminazione sul carico ultimo da rifollamento. All’uopo, sono stati testati due tipi di laminato: unidirezionale e multistrato (quest’ultimo del tipo cross-ply). Lo schema di laminazione del laminato unidirezionale è del tipo [CSM/08/CSM], mentre per i laminati pluristrato si sono utilizzati due differenti schemi di laminazione: [(CSM/06/906)s] e [(CSM/03/903)2]s, con egual numero di strati e di spessore. I risultati sperimentali hanno mostrato come il suddetto carico da rifollamento sia fortemente influenzato dall’angolo di inclinazione delle fibre rispetto alla direzione dello stesso per entrambi i tipi di laminato presi in considerazione. Nel caso dei laminati unidirezionali l’analisi sperimentale ha evidenziato che il massimo valore del carico da rifollamento si ha quando le fibre sono disposte parallelamente alla sua direzione. Come era lecito aspettarsi, invece, il valore minimo si è avuto nel caso delle fibre disposte ortogonalmente alla direzione del carico, con un abbattimento del carico ultimo pari al 32%. Anche nel caso dei laminati pluristrato, l’analisi sperimentale ha evidenziato come il summenzionato carico decresca all’aumentare dell’angolo di inclinazione delle fibre rispetto alla direzione del carico stesso. In questo caso il valore più basso si è avuto per un valore dell’angolo di fibratura pari a 45°. I risultati sperimentali hanno inoltre evidenziato che per i laminati pluristrato, in termini di carico ultimo da rifollamento, la differenza tra i due schemi di laminazione è pari al più al 5%. Sono fornite, infine, formule di progetto del suddetto carico per entrambi i tipi di laminato presi in considerazione.