Programma di monitoraggio dello stato della ricerca universitaria in Veneto in tema di materiali compositi a matrice polimerica

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1 Demotech, Schio 13 settembre 2010 Programma di monitoraggio dello stato della ricerca universitaria in Veneto in tema di materiali compositi a matrice polimerica Marino Quaresimin Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali - Università di Padova M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 0 1/ cycles of crack propagation, Np crack angle[degrees] λ 12 = 0 λ 12 = 0.5 λ 12 = 1 λ 12 = 1.5 2α

2 Sommario Introduzione (motivazioni, caratteristiche dei materiali e dei processi) Principali attori e gruppi di lavoro (caratteristiche e competenze) Qualche esempio di ricerca applicata di successo M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 2/67

3 I materiali compositi a matrice polimerica MATERIALI COMPOSITI prevedono la presenza di almeno due fasi, combinate tra loro a livello microscopico, per fornire in maniera sinergica proprietà ottimali e superiori a quelle dei singoli costituenti RINFORZO MATRICE Nanorinforzo MATRICE POLIMERICA, METALLICA, CERAMICA RINFORZO fibre (lunghe o corte), particolati, sfere, altro M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 3/67

4 Compositi a rinforzo fibroso Il rinforzo è sotto forma di filamento sottile (proprietà molto più elevate!) Si possono realizzare: compositi a fibre continue (random o con orient. preferenziale, UD o tessute) compositi a fibre corte (random o con orient. preferenziale) compositi a fibre miste M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 4/67

5 Architettura rinforzo M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 5/67

6 Influenza del processo. Superficie esterna Superficie interna 500 µm Orientazione effettiva delle fibre, ma anche presenza di micro-vuoti, zone ricche di resina, stress residui.. Le proprietà finali possono essere (molto) diverse da quelle attese M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 6/67

7 Matrici Ci sono numerose tipologie di polimeri che possono essere utilizzati come matrici per compositi polimerici, sia di tipo termoindurenti (compositi avanzati) sia termoplastici (compositi industriali) Estesa analisi sul tema presentata dal prof. Michele Modesti sempre nell ambito del progetto Flame La matrice può essere modificata per migliorarne le proprietà (ad esempio con nanocariche) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 7/67

8 Fibre di rinforzo Fibre di Vetro Fibre di carbonio Fibre aramidiche (Kevlar, Twaron..) Fibre di basalto Fibre Naturali (lino, canapa, bamboo, cocco, seta ) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 8/67

9 Nanocariche Nanotubi di carbonio 1D Silicati stratificati (nanoclays) 2D Ossidi 3D Sono molto importanti per migliorare le caratteristiche della matrice in particolare quelle fuori piano, aumentando in maniera sinergica altre proprietà chimico fisiche (ottiche, elettriche, magnetiche, tribologiche ) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 9/67

10 Matrici nanomodificate e compositi laminati M. Quaresimin, M.Salviato and M. Zappalorto, Strategies for the assessment of nanocomposite mechanical properties, to appear M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 10/67

11 Compositi avanzati ed industriali COMPOSITI AVANZATI: rinforzo a fibra lunga unidirezionale o orientata (tipicamente carbonio), matrici termoindurenti, prestazioni confrontabili con materiali da costruzione (acciaio, lega di alluminio,..), costi medio alti, tempi di processo a volte elevati (ore..) COMPOSITI INDUSTRIALI: rinforzo con fibre corte (tipicamente vetro), matrici termoplastiche, prestazioni migliorative rispetto al polimero di base, costi bassi, tempi di processo molto rapidi (pochi minuti). M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 11/67

12 Processi Autoclave, RTM, infusione stampaggio a compressione stampaggio ad iniezione M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 12/67

13 Stampaggio in autoclave M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 13/67

14 RTM Resin Tranfer Moulding Pompa Testa di miscelazione Sfiato PREFORMA Catalizzatore Resina STAMPO (chiusura prima dell iniezione) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 14/67

15 Infusione M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 15/67

16 Stampaggio a compressione Interno riscaldato pistone Piastra superiore, mobile, della pressa Stampo femmina Carica di semilavorato Stampo maschio Piastra inferiore, fissa, della pressa (adattato da: Analysis and performance of fiber composites, Agarwal & Broutman, Wiley) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 16/67

17 Stampaggio ad iniezione Pellets di mat.composito stampo Unità di iniezione Compositi termoplastici a fibre corte M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 17/67

18 Ricerca Universitaria (Veneto) Sedi universitarie venete che svolgono attivita di ricerca nell ambito dei materiali compositi: per applicazioni in ambito industriale Università di Padova Gruppo di Polymer and Composite Processing diretto dal Prof. Paolo Bariani (DIMEG) Gruppo Ingegneria dei Polimeri diretto dal Prof. Michele Modesti (DPCI) Gruppo Materiali Compositi diretto dal Prof. Marino Quaresimin (DTG) per applicazioni in ambito civile ed architettura Università di Padova Gruppo Compositi per il rinforzo e restauro di edifici e infrastrutture diretto dal Prof. Claudio Modena (DCT) Università IUAV di Venezia Gruppo strutture in composito diretto dal Prof. Salvatore Russo M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 18/67

19 Ricerca Universitaria (Nord-Est) Sedi universitarie del nord-est che svolgono attivita di ricerca nell ambito dei materiali compositi: Università di Trento Gruppo Polimeri e Compositi diretto dal Prof Amabile Penati (DIMTI) Centro Interdipartimentale Tecnologie Biomediche diretto dal Prof Claudio Migliaresi (DIMTI) Università di Trieste Gruppo di Molecular Simulation Engineering dal Prof. Maurizio Fermeglia Gruppo di Costruzione di Macchine diretto dalla Prof. Francesca Cosmi M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 19/67

20 Sinergie in ambito Università di Padova - I I gruppi coordinati dai proff. Bariani, Modesti e Quaresimin rappresentano di fatto unità di ricerca sinergiche con competenze che vanno dalla ingegnerizzazione del materiale (Modesti), all'ingegnerizzazione del processo (Bariani) per chiudersi poi nella fase di progettazione e sviluppo prodotto (Quaresimin). Le attività dei tre gruppi padovani si integrano poi in maniera efficace con i laboratori di VENETONANOTECH il Distretto Veneto delle Nanotecnologie (Nanofab e il costituendo NanoComp) in relazione alle attività su nanocompositi a matrice polimerica. M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 20/67

21 Sinergie in ambito Università di Padova - II NanoComp Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali (Università Degli Studi di Padova) Ubicazione Vicenza Attività sviluppo di nuovi materiali nanocompositi a matrice polimerica, caratterizzazione di nanocompositi sviluppati, integrazione dell utilizzo dei nanocompositi nei settori dei materiali plastici, servizi di consulenza e formazione di personale specialistico Risorse 2 ricercatori Ubicazione Vicenza Attività progettazione, testing e sviluppo di prodotto Risorse 4 ricercatori nanocomp Ingegneria dei Polimeri (UniPD) Ingegneria dei Polimeri Dip. di Processi Chimici dell Ingegneria (Università degli Studi di Padova) Ubicazione Padova Attività sviluppo e sperimentazione di nuovi materiali polimerici TE.SI. (UniPD) VI PD V E TE.SI Lab. per le Tecnologie e i Sistemi di Lavorazione delle Materie Plastiche Dip. di Innovazione Meccanica e Gestionale (Università degli Studi di Padova) Ubicazione Rovigo Attività ingegnerizzazione del materiale e del processo di produzione Risorse 10 ricercatori RO Civen / Nanofab Civen/Nanofab Ubicazione Marghera Attività progettazione e sintesi di materiali nanostrutturati e degli intermedi polimerici Risorse 5 ricercatori M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 21 21/67

22 NanoComp NanoComp è un centro di competenze per lo studio, lo sviluppo e l applicazione di nanocompositi a matrice polimerica in fase di sviluppo presso sede di Vicenza dell Università di Padova NanoComp costituisce l elemento di collegamento tra gli ambienti della ricerca scientifica e dell applicazione industriale, sviluppando nuovi materiali, caratterizzando quelli esistenti e realizzando metodologie integrate di produzione e progettazione per componenti in materiale composito nanomodificato. Si pone in maniera sinergica e complementare ad altre attività di ricerca nel campo dei materiali plastici condotte nell ambito del Distretto collaborando con Civen e Nanofab e sviluppando attività di ricerca congiunte con i centri dell Università di Padova. Si focalizza sui seguenti obiettivi: sviluppare programmi di ricerca applicata in collaborazione con le aziende; realizzare attività di trasferimento tecnologico trasferendo competenze e conoscenze alle aziende; fornire supporto alle aziende per l analisi, lo sviluppo e la realizzazione di prodotti in nanocomposito. M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 22/67

23 Università di Padova Gruppo di Polymer and Composite Processing Prof. Paolo Bariani (Dipartimento di Innovazione Meccanica e Gestionale) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 23/67

24 Gruppo di Polymer and Composite Processing Composizione: Paolo F. Bariani, professore ordinario presso l Università di Padova Enrico Savio, professore associato confermato presso Università di Padova Stefania Bruschi, professore associato confermato presso Università Trento Giovanni Lucchetta, ricercatore confermato presso l Università di Padova Simone Carmignato, ricercatore confermato presso l Università di Padova Andrea Ghiotti, ricercatore confermato presso l Università di Padova Dottorandi M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 24/67

25 Gruppo di Polymer and Composite Processing Principali tematiche di ricerca: tecnologie e sistemi di micro-formatura per fabbricazione di micro-componenti e di microsistemi elettromeccanici (MEMS) con materiali diversi dal silicio; fabbricazione di macrocompositi ad elevate prestazioni funzionali e/o estetiche, tecnologie di monitoraggio e controllo qualità integrate direttamente sui sistemi di lavorazione; tecnologie e sistemi per la formatura di compositi avanzati a matrice termoplastica; nuove tecnologie e nuovi sistemi di formatura caratterizzati da elevata flessibilità ed efficienza energetica; nuovi approcci multi-scale, multi-physic e multi-object per lo studio, la simulazione numerica e fisica e il total virtual prototyping dei processi e dei sistemi per la formatura di polimeri e di compositi; nuovi ambienti per il progetto integrato del prodotto, del processo e del sistema produttivo, con particolare attenzione alla sostenibilità ambientale e alla gestione del fine-vita del prodotto. M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 25/67

26 Gruppo di Polymer and Composite Processing Attrezzature disponibili - I Polymer processing: Micro injection molding machine (Battenfeld MicroPower 15) All-electric injection moulding machine (Engel E-motion 440/100) Lab single-screw extruder (HAAKE PolyLab OS) Material characterization: Rotational rheometer (TA Instruments ARES) Twin-bore capillary rheometer (CEAST RHEO 2500) Universal testing machine with environmental chamber (MTS) Optical 3D extensometer (GOM ARAMIS) Split Hopkinson pressure bar Charpy pendulum (CEAST Resil Impactor) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 26/67

27 Gruppo di Polymer and Composite Processing Attrezzature disponibili - II Tooling: Micro EDM milling machine (Sarix SX-200) 5 axis ultraprecision diamond machining system (Kugler Micromaster 5X) Geometrical metrology: Multisensor measuring machine WERTH Video Check IP 400 Coordinate measuring machine ZEISS Prismo VAST 7 Dual core 3D measuring microscope that combines confocal and interferometry technology (Leica DCM 3D) 3D laser triangulation scanner 3Shape D-250 Digital roughness tester ZEISS-TSK Surfcom 1400A Atomic force microscope (AFM) DME Dualscope M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 27/67

28 Esempi di collaborazioni di eccellenza - I Progetto AITEC - Innovazione dei sistemi di iniezione a canali caldi ( ), in collaborazione con INGLASS SpA. L unità di ricerca ha condotto un estesa campagna sperimentale che ha permesso di modellare numericamente il fenomeno di rottura delle fibre di rinforzo per polimeri termoplastici caricati con fibre lunghe processati mediante canali caldi. I risultati hanno permesso all azienda di progettare e realizzare un modello specifico di sistema a canali caldi dalle elevate prestazioni in termini di lunghezza residua delle fibre di rinforzo M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 28/67

29 Esempi di collaborazioni di eccellenza - II Progetto PLASTOMET, in collaborazione con PLASTAL SpA. L unità di ricerca ha condotto un estesa campagna sperimentale che ha permesso di modellare numericamente un nuovo processo di formatura di macrocompositi costituiti da uno strato estetico di lamiera ed un supporto funzionale di plastica rinforzata. I risultati hanno permesso all azienda di implementare un processo innovativo di formatura simultanea dei due materiali: l iniezione e la successiva compressione del termoplastico rinforzato provocano la simultanea formatura della lamiera che si incolla al supporto termoplastico, grazie ad uno strato adesivo applicato in precedenza e attivato a contatto con il polimero fuso. M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 29/67

30 Università di Padova Gruppo Ingegneria dei Polimeri Prof. Michele Modesti (Dipartimento di Processi Chimici dell Ingegneria) Il gruppo è già stato presentato in occasione del precedente incontro M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 30/67

31 Università di Padova Gruppo Materiali Compositi Prof. Marino Quaresimin (Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 31/67

32 Gruppo Materiali Compositi Composizione: Marino Quaresimin (Professore Ordinario di Costruzione di Macchine) Michele Zappalorto, (Ricercatore di Costruzione di Macchine) Mauro Ricotta (Ricercatore di Costruzione di Macchine c/o DIM) Paolo Carraro, (Dottorando) Marco Salviato (Dottorando) Nicola De Rossi, (Tecnico di Laboratorio) Aldo Dalla Via (Tecnico di Laboratorio) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 32/67

33 Gruppo Materiali Compositi Attività di ricerca: L attività di ricerca del gruppo è finalizzata alla definizione di metodologie di analisi strutturale, di previsione della vita a fatica e della resistenza ad impatto. Con riferimento all'innovazione di prodotto, l'attività di ricerca pone particolare attenzione alla messa a punto di metodologie di sviluppo prodotto in grado di integrare problematiche di processo, costi e prestazioni. Tra le attività di trasferimento tecnologico, oltre ai contratti di ricerca applicata, va ricordata una specifica l'attività di formazione avanzata sviluppata Il gruppo ha il coordinamento scientifico del centro ricerche Nanocomp e la vicepresidenza della Società Europea sui Materiali Compositi L attività è svolta in collaborazione con numerosi centri internazionali (Texas A&M, CSIRO, Risoe DTU, Lulea,TUHH) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 33/67

34 Gruppo Materiali Compositi Principali tematiche di ricerca - I Metodologie di sviluppo prodotto ed ottimizzazione di componenti strutturali in materiale composito Comportamento a fatica e metodologie di progettazione di compositi avanzati in presenza di intagli e/o sollecitazioni multiassiali Comportamento a fatica e metodologie di progettazione di compositi a fibra corta per applicazioni automobilistiche in presenza di intagli, sollecitazioni multiassiali, carichi termomeccanici. Sviluppo ed analisi delle prestazioni strutturali di nanocompositi bifasici (resine termoindurenti nanomodificate) e trifasici (compositi a fibra lunga e matrice nanomodificata) (centro Nanocomp) Comportamento a fatica e metodologie di progettazione per giunzioni incollate in materiale composito. M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 34/67

35 Gruppo Materiali Compositi Principali tematiche di ricerca I Metodologie di progettazione ad impatto (assorbimento energetico) per compositi laminati e strutture sandwich Analisi delle prestazioni strutturali di compositi realizzati mediante tecniche innovative (infusione, TFP, preforming, stampaggio a compressione), valutazione influenza del processo sulle prestazioni strutturali Applicazione di tecniche di analisi non distruttiva per componenti in materiale composito (analisi del danneggiamento e verifica integrità ai fini strutturali, controllo di processo ) Applicazione di tecniche termografiche all'infrarosso per la previsione della fatica ad alto numero di cicli di compositi laminati M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 35/67

36 Fatica multiassiale transverse stress on 90 plies [MPa] 50 5 : TUT tubes dashed lines: UD tubes λ 12 = 0 λ 12 = 1 λ 12 = 2 λ number of cycles, N P M τ rz [MPa] z y r θ x τ experiments [1] present model prediction σ M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 0 36/ σ r [MPa] 50 cycles of crack propagation, Np crack angle[degrees] λ 12 λ 12 = 0 λ 12 = 0.5 λ 12 = 1 λ 12 = 1.5 2α

37 Giunzioni incollate M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 37/67

38 Analisi del danneggiamento M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 38/67

39 Attrezzature disponibili Gruppo Materiali Compositi Macchina di prova a fatica assiale-torsionale MTS 809 (100 kn/1100 Nm) Macchina di prova a fatica assiale MTS kn Macchina di prova a fatica assiale MTS kn Torre di caduta per prove di impatto in temperatura (1-600J, -100º C/+150ºC) Banco prova con due attuatori idraulici indipendenti (+-20kN, mm) Impianto sperimentale per infusione di componenti in materiale composito centraline da laboratorio per misure estensimetriche HBM DMC-PLUS (10 canali - 10kHz per canale) e SPIDER 8 ( 8 canali - 1 khz per canale) Sistema a ultrasuoni PANAMETRICS per C-scan ply-by-ply Sistema radiografico digitale RX BOSELLO con microfuoco per analisi danneggiamento Termocamere a raggi infrarossi FLIR SC7600 (0ºC ºC, ris. 20 mk) e FLIR 550 (-20ºC ºC ) Stereoscopio e microscopio ottico con acquisizione digitale Microscopio elettronico a scansione con microsonda e ad emissione di campo Codici di calcolo: ANSYS, PRO-ENGINEER/PRO-MECHANICA, STRAUS, MOLDFLOW M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 39/67

40 Laboratori M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 40/67

41 Gruppo Materiali Compositi Prove eseguibili presso il laboratorio Prove statiche e a fatica a trazione/compressione (in controllo di carico, spostamento o deformazione) Prove statiche e a fatica a torsione (in controllo di coppia, angolo o scorrimento) Prove statiche e a fatica multiassiali [su macchina di prova (trazione+torsione) e al banco] Prove statiche e a fatica su componente al banco (tipologie e modalità da definire) Prove a fatica con riproduzione carichi acquisiti in esercizio Prove statiche e a fatica a flessione (3 e 4 punti) Prove statiche e a fatica di meccanica della frattura in modo I, modo II, modo misto e taglio interlaminare ILSS Prove di flessione, compressione e taglio su pannelli sandwich e relative anime Prove di resistenza ad impatto e assorbimento energetico (anche in temperatura) Analisi mediante termografia, radiografia X, ultrasuoni, microscopia ottica ed elettronica. Il network di collaborazioni nazionali ed internazionali del gruppo di ricerca consente di individuare in tempi estremamente rapidi laboratori, nazionali o esteri, in grado di eseguire praticamente qualsiasi tipologia di prova su materiali compositi a matrice polimerica. M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 41/67

42 Collaborazioni Industriali AGV, Angeloni Bitossi, Robert Bosch (D), Camattini Meccanica, Ceccato, CIVEN, Compositex, Consorzio RFX, Dallara, DeltaTech, Ducati Corse, Enginsoft, Fondazione Erone, Galileo Avionica, Inglesina Baby, Italmanubri, Lange, Magrini Galileo, Manfrotto, Mavet, MiltonRoy- Sovimp, Omega, OZ, Palladio Sviluppo, PRC, Selle Royal, SIPA, SITA, Soteco, Technogel. M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 42/67

43 Esempi di collaborazioni di eccellenza - I MAVET - AGV: Caratterizzazione avanzata delle prestazioni ad impatto di compositi laminati e schiume polistireniche. Sviluppo di metodologia di progettazione per le schiume ad assorbimento energetico con limiti di accelerazione. Sviluppo parastinchi e parapolsi da sci con acquisizione carichi in esercizio. Azimut-Benetti (I): Messa a punto di metodologie di progettazione strutturale con particolare riferimento alle giunzioni incollate. Dallara : Caratterizzazione avanzata di materiali per applicazioni strutturali e validazione modelli comportamentali Robert Bosch GmbH : sviluppo di metodologie di progettazione per la risposta strutturale di compositi a matrice termoplastica rinforzati con fibre corte in presenza di carichi ciclici multiassiali o di carichi ciclici termomeccanici Ronda HighTech (I): Sviluppo di una pedivella di alta gamma in materiale composito a struttura sandwich (conceptual design, calcolo con integrazione costi, sviluppo banco prova, prototipazione) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 43/67

44 Pedivella in materiale composito catena d 2 d 1 F V b Quaresimin M., Meneghetti G. and Verardo F., Design and optimisation of a RTM composite bicycle crank, Journal of Reinforced Plastic and Composites 2001, 20 (2) pp , M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 44/67

45 Metodologie di progettazione per SFRP Caratterizzazione sperimentale, sviluppo di attrezzature di prova speciali e sviluppo di modelli comportamentali per condizioni di esercizio severe (carichi ciclici multiassiali e termomeccanici) N experimental [cycles] instantaneous approach, R= Err= 0% RT: Tension Torsion Tension+Torsion, λ S,n =1, δ S = 0 Tension+Torsion, λ S,n =1, δ S = 90 Tension+Torsion, λ S,n =1/3, δ S = 0 safe N T-H model [cycles] unsafe M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 45/67 Err= +200% T=130 C: Tension Torsion Tension+Torsion, λ S,n =1, δ S = 0 Tension+Torsion, λ S,n =1, δ S = 90 Err= -200% σ 1, ( ) ( ) ep t F t = 1, (,, ) σ u N R T 2 σ σ 1, ep 2 1, u ( t) σ 2, ep( t) σ 2, ep( t) + ( N, R, T ) 2, (,, ) σ u N R T 2 2 τ12, ( ) ep t + 12, (, ; ) τ u N R T De Monte M., Moosbrugger E., Jaschek K., Quaresimin M. Multiaxial fatigue of a short glass fibre reinforced polyamide fatigue and fracture behaviour, International Journal of Fatigue, vol. 32 no.1 (2010) pp

46 Attività formativa Il gruppo Materiali Compositi svolge attività formativa istituzionale nell ambito del corso di laurea magistrale in Ingegneria dell Innovazione del Prodotto (Progettazione con i materiali compositi). Nell ambito del corso e della nuova scuola di dottorato sono attive collaborazioni con i maggiori centri di ricerca mondiali, dove i nostri studenti passano dei periodi per lo svolgimento di attività di ricerca. Il gruppo Materiali Compositi ospita con frequenza studenti e ricercatori stranieri per attività di formazione e ricerca M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 46/67

47 ECCM15 15a Conferenza europea sui materiali compositi Sede: Palazzo del cinema, Lido di Venezia Data: giugno 2012 Sito: M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 47/67

48 Università di Padova Gruppo Compositi per il rinforzo e restauro di edifici e infrastrutture Prof. Claudio Modena (Dipartimento di Costruzioni e Trasporti) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 48/67

49 Gruppo Compositi per il rinforzo e restauro di edifici e infrastrutture Composizione: Claudio Modena, professore ordinario Maria Rosa Valluzzi, ricercatore confermato Carlo Pellegrino, ricercatore confermato Francesca da Porto, ricercatore confermato Enrico Garbin, Giovanni Guidi, Matteo Panizza post-doc Dottorandi M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 49/67

50 Gruppo Compositi per il rinforzo e restauro di edifici e infrastrutture Applicazioni su calcestruzzo armato: Principali tematiche di ricerca: Rinforzo a flessione e a taglio di travi in calcestruzzo armato mediante laminati pultrusi o tessuti applicati esternamente, (CFRP) Confinamento di colonne in calcestruzzo armato mediante fasciatura con tessuti applicati esternamente (CFRP a matrice epossidica) Applicazioni su strutture murarie: Rinforzo estradossale e intradossale di archi e volte a botte, in muratura di mattoni pieni, rinforzati con tessuti applicati esternamente, in (CFRP) o (GFRP) Rinforzo a taglio di pannelli, in muratura di mattoni pieni, mediante tessuti applicati esternamente costituiti da CFRP, GFRP e Polivinilalcohol (PVA) a matrice epossidica) Rinforzo di giunti di malta in muratura di mattoni pieni mediante piattine pultruse, in fibra di carbonio, inserite superficialmente tecnica di confinamento leggero nota come ristilatura armata (Structural Repointing o Bed Joint Reinforcement) Rinforzo a flessione di pannelli murari, realizzati con blocchi forati da tamponamento, mediante applicazione di compositi a matrice epossidica (CFRP, BFRP, SRP) e inorganica (fibre di acciaio in malta cementizia, rete in fibra di vetro o in fibra di basalto) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 50/67

51 Gruppo Compositi per il rinforzo e restauro di edifici e infrastrutture Applicazioni su strutture lignee: Principali tematiche di ricerca: Rinforzo a flessione di travi in legno mediante tessuti (CFRP a matrice epossidica) Irrigidimento nel piano di solai lignei per il miglioramento del comportamento sotto azioni sismiche, con (CFRP, SRP, HNFRP) e fibre di canapa a matrice vinilica. Indagini locali: Adesione di laminati e tessuti applicati su calcestruzzo o su mattoni pieni e murature con giunti di malta Selezione preliminare di matrici inorganiche, a base cementizia e di calce per nuovi compositi in fibra di acciaio (Steel Reinforced Grout SRG) o in reti in fibra di basalto Selezione di matrici non epossidiche e di fibre per compositi di fibre naturali per legno Durabilità del sistema supporto+rinforzo: Indagine dell influenza dell umidità del supporto al momento dell applicazione del rinforzo e del comportamento di tessuti applicati esternamente con matrice epossidica (CFRP) su muratura in mattoni pieni, soggetta a cicli termici e prove di cristallizzazione salina Indagini sulla durabilità di compositi a matrice epossidica (CFRP e GFRP) e compositi in fibre naturali a matrice vinilica applicati su legno M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 51/67

52 Gruppo Compositi per il rinforzo e restauro di edifici e infrastrutture Attività in ambito normativo Presidenza di due commissioni tecniche RILEM (International union of laboratories and experts in construction materials, systems and structures) TC 223-MSC Masonry Strengthening with Composite materials Chair: Dr. Maria Rosa VALLUZZI (University of Padua) Attività iniziate nel 2007 TC 234-DUC Design procedures for the use of composites in strengthening of reinforced concrete structures Chair: Dr. Carlo PELLEGRINO (University of Padua) Attività iniziate nel 2009 M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 52/67

53 Università IUAV di Venezia Gruppo Strutture in Composito Prof. Salvatore Russo (Facoltà di architettura) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 53/67

54 Gruppo Strutture in Composito Composizione: Prof. Ing. Arch. Salvatore Russo - Università IUAV di Venezia Dr. Giosuè Boscato - Università IUAV di Venezia Ing. Alessandro Adilardi - Università IUAV di Venezia Prof. J. T. Mottram - Università di Warwick (UK) M.Quaresimin - Monitoraggio della ricerca universitaria in Veneto sui materiali compositi 54/67

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