VALUTAZIONE DELL ADESIONE FIBRA-MATRICE IN MATERIALI COMPOSITI A MATRICE DI TITANIO E FIBRE DI RINFORZO CONTINUE

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1 VAUTAZION ASION FIBRA-MATRIC IN MATRIAI COMPOSITI A MATRIC I TITANIO FIBR I RINFORZO CONTINU M. Vlnt, S. Picchiotti, M. Andini, T. Vlnt Univsità dgli Studi di Ro Spinz iptinto ICMMPM Vi udossin, Ro SOMMARIO Nl psnt lvoo sono illustti i isultti ottnuti con l tcnic dl push-out/ck p l vlutzion dll sistnz intccil di tili copositi inozo continuo, ipigndo un icoindntto Vicks stuntto divs todologi di ppoccio nlitico. I tili su cui l pov sono stt sguit sono copositi ultistto tic in lg di titnio Ti-4.5Al-3V- Mo-F (SP700) inozo in i continu di SiC (SCS-6), ottnuti dint psstu isosttic cldo di po ict con un pocsso di spuzztu l pls in tos int. todologi dottt consntono di pvni ll vlutzion nuic dll tnsion tngnzil di donding, dl coicint di ttito ltivo llo scointo i-tic, dl vlo dll tnsioni dili sidu (clping stss) dll ngi intccil di ttu. Nl coplsso i isultti ottnuti hnno ostto co l squnz spuzztu l pls psstu isosttic cldo, isulti di signiictivo intss tcnico-scintiico poiché in gdo di oni nutti con otti popità intccili co, con pov di lotoio coplssità non lvt, si possiil vlut pti sistnzili ssnzili p un cott siulzion dl copotnto ccnico dl coposito. INTROUZION popità ccnich di un coposito tic tllic sono otnt inlunzt dll odlità ttvso l quli si splic il tsinto di cichi t l tic d il inozo. Poiché l lnto ch gol tl intzion è l intcci i-tic, uno studio volto dtinn l cttistich, onià inozioni sull sistnz dl coposito nl suo insi. o scopo dl psnt lvoo è qullo di idntiic quntiic i pti ondntli p l dtinzion dll sistnz intccil. A tl in sono stt sguit pov di push-out push-ck di singol i, londo i isultti così ottnuti tit un pocdu nuic di st-it st su du odlli pdittivi. Qusti ultii oniscono il lg t sozo pplicto ll i ( ) lunghzz dll zon dcos (, Figu ) sono di sguito issunti: Modllo lstico di Hsuh [] () ( ) ( ) [ ] C () c C 3 C C 3 C c Nl itting il pto vin ssunto pi llo spsso dl povino, poiché si ssu ch il cico gistto coispond d un cicc sts lungo tutt l intcci.

2 (3) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ln ν τ con C, C, C 3,, n, unzioni dll cttistich dl coposito di suoi costitunti, dll lunghzz dll ttu (push-out) dll i is (push-ck). Modllo ngtico ing-hutchinson [-5]: (4) ( ) ) ( γ (5) ( ) ( ) (6) ( ) ρ τ, ( ) c R G Nll pcdnti quzioni 0 0 sono gli stss sidui ssil dil vll dll pic dll cicc; γ è unzion dl ilscio ngtico unitio (G c ); vi in unzion di µ; i coicinti i i divno dittnt dll soluzion dl pol di é p cilindi cossili. quzioni (-3) (4-6) si iiscono, ispttivnt, ll si di push-out push-ck p i du odlli. Ad ss si ggiung il lg t sozi ssil di tglio citici (τ ) qullo t G c. pocdu di clcolo const di du si pincipli:. clcolo di coicint d ttito (µ) stss tici sidui ssili /o dili tit itting di dti divnti dll pov di push-ck.. clcolo di G c, τ gzi l itting di isultti spintli dl tst di push-out. Il vloi di pti così ottnuti non tngono conto dll ugosità dll supici di ttu. nti i odlli sono stti odiicti p includn l tto si nll s di push-ck ch in qull di push-out. odiic, suggit d Pthsthy [], consist in un contiuto dditivo ll dozion dil di ch, nl cso dl push-ck è pi : (7) PB R A ε, nt nl push-out si h: (8) ε PO B, (9) PO R z u ε tn ) (,

3 Fig.: Sch ltivo ll'ndnto dgli stss ssili dunt l dcosion Assundo, sull s di dti di ltttu [, 6], un poilo dnt di sg con inclinzion pi qul ppsntzion dll spità sull supici ttut, si giung ll dinizion di un quzion dinzil odini dl scondo odin nll viil u(z). Iponndo oppotun condizioni l contono, dipndnti d G c, si pvin d un soluzion ch dinisc l ndnto dllo spostnto intccil ltivo. Stito un vlo inizil p G c ttvso un pio st-it di dti di push-out si dtin un vlo dio di u(z), quindi, lo stss dil dovuto ll ugosità (qq. 7-9). Si posgu, poi, nll itzioni ino d ottn l convgnz p G c, dtinndo in tl odo l ttivo vlo di u(z). MATRIAI MTOI pov di push-out push-ck sono stt lizzt tit un icoduito Vicks ic VMHT MOT. Il pntto utilizzto p uoiusci l i è lo stsso ipigto p l pov di icoduzz: il cico ssio pplicil con lo stunto ipigto è di 9.6 N. gistzion di cichi di uscit into dll i è stt sguit con un sist di isu copndnt, olt l ico-duito, i sgunti lnti: cll di cico stnsitic ppositnt lizzt consistnt in un tv ppoggit in lg di gnsio quipggit con stnsito sull'stdosso; o di copnszion tic lizzto con un cpion dll dsi lg costitunt l cll di cico dotto nch'sso di stnsito d indispnsil p l consvzion dll ttu; cntlin stnsitic con unzioni di lintzion, copltnto ttu dl pont stnsitico, cpionnto iltggio dl sgnl d'uscit d intccinto con il clcolto; sotw Ctn 3.0 p il contollo dll isu, l'lozion dl sgnl, l visulizzzion in tpo l dll'ndnto dl cico pplicto sull i l'spotzion di dti. I cpioni ipigti sono stti ottnuti szionndo, tsvslnt ll i (Fig.), un coposito ultistto tic Ti-4.5Al-3V-Mo-F (SP700) inozo in i continu di SiC (SCS-6), icto dint psstu isosttic cldo di po lizzt con tcnic di spuzztu l pls [7]. Poiché l'opzion di tonctu, lizzt con l dintt 000

4 p, non consnt di lizz povini dllo spsso voluto con l pcision ichist, si è icoso ll initu nul: tutti i cpioni sono stti potti llo spsso psclto p zzo di lpptu con disco dintto d 70 µ 00 gii/. ' stt gntit un idon initu supicil con il succssivo pssggio i dischi in SiC con gn 00. Fig. Coposito ultistto Ti-4.5Al-3V-Mo-F (SP700)/SiC (SCS-6) isu sono stt condott in odo d intss il ggio nuo possiil di i p ciscuno spsso, cndo ttnzion d sclud un potnzil inlunz cipoc t i singoli vnti di push-out /o push-ck. A tl in, sull s dll distiuzion dl inozo ll'intno dl coposito, è stt dinit intono d ogni i cict, un' di isptto dliitt dll i pi vicin. Il cico ipigto è stto sclto ispttndo l condizion ch oss supio l ssio cico di uscit o into gistil: p gli spssoi sinti si sono ivlti dguti 9.6 N. cntlin stnsitic è stt ipostt p cquisi il sgnl cpionndolo d un qunz pi 5 Hz. pocdu sguit pvd l suddivision dll pov in du si: ) push-out dll i sclt scondo il citio dscitto in pcdnz con gistzion dll ltiv cuv di cico; ) cpovolginto dl cpion, scuzion dl push-ck sull i ps nllo stsso odin, nch in qust'ultio cso, gistzion di dti. dut coplssiv dll squnz cicoscico p ogni i è di 5 s. P cilit ultiont l'nlisi, è stt cquisit nch l divt dl sgnl stnsitico: nll'istnt in cui l i uoisc, l divt dll cuv di cico psnt un ct discontinuità, nch i ssi cichi. P ciscuno spsso, si è sclto di sottopo ll pov 30 i. ttut l pov si è pocduto ll lozion sttistic di dti. opo v consttto l nolità dll distiuzion di cichi di push-out push-ck, l coppi di dti non conoi d un distiuzion gussin sono stt liint. P ciscuno spsso sono stti quindi clcolti i cichi citici di. coppi cico citicospsso ni du csi: push-out push-ck così ottnut vngono utilizzt co dti in ingsso p il codic Intcil Bhviou Anlyz, ppositnt sviluppto in Fotn 90 p l vlutzion dll sistnz intccil.

5 RISUTATI In Tll sono ipotti i vloi di di cichi di uscit into dll i, così co isuti nl coso dll pov. Spsso (µ) Push-out (g ) Push-ck (g ) T. Risultti dll pov spintli In Figu 3 è ipott un igin SM di un i dopo il tst di push-out. Un spio di un tipic cuv cico-tpo dunt l s di push-out è invc visiil in Figu 4. Fig. 3 Igin SM di un i sottopost ll pov di push out. Fig. 4 Cuv cico pplicto-tpo onit dl sist di isu

6 lozion di tli dti h condotto i isultti ipotti in Tll. In Figu 5 sono ostt l cuv di st-it ltiv i odlli utilizzti. in gigio ppsnt vloi di spsso dl povino p i quli il odllo ngtico pd ccutzz: lo spsso dv, intti, ss lno pi 3 ggi di i. Modllo ngtico Modllo lstico µ (MP).6 τ (MP) ,PB (MP) ,PO (MP) τ (MP) 3 89 G c (J - ) 5.9 T. Risultti di odlli nlitici 3000 SiC/SP700 Cuv di st-it dl push-out Cico (g) ngtico lstico ti spintli Spsso povino () 800 SiC/SP700 Cuv di st-it dl push-ck Foz (g) ngtico lstico ti spintli Spsso povino () Fig. 5 Cuv di st-it p i dti di push-out push-ck.

7 stto sclto di ipig gli stssi vloi di,pb,po in nt l pocdu di clcolo ngtic d lstic in qunto l odllizzzion dll tto dll ugosità è indipndnt dll ppoccio sclto. Occo pcis ch p i du odlli, sti sull stss goti di s (du cilindi cossili), non è stto possiil dott l stss ppossizioni cic l cttistich ccnich dl cilindo stno. Intti, nl cso di qullo ngtico, contnt con l condizioni l contono ipost, si è ssunto p il cilindo stno un copotnto ssiilil qullo dio dl coposito; nll ppoccio di Hsuh l liitzion sul ggio stno non consnt un nlog sclt. Qusto h dll consgunz sull pdizion dgli stss tici. dinz più ilvnt ni isultti è qull ltiv ll τ. ss è spigil in vitù dl tto ch il odllo lstico non tin conto di sozi ssili sidui vll dll ttu: dl onto ch qusti ultii lvono conto l vnznto dll stss, isult chio ch il tsculi pot sovsti l τ di dcosion. CONCUSIONI I isultti ottnuti sono in ccodo con qunto iscontil in ltttu p coppi tici ini (Tll 3). g τ τ Mtodo SCS-6/Ti-6Al-4V [9] Push-out SCS-6/Ti-5-3 [9] 4 8 Push-out SCS-6/Ti-4Al-N [9] Push-out SCS-6/Ti-5-0 [8] 0 57 Push-out SCS-6/Ti-6Al-4V [8] 80 Fntzion SCS-6/Ti SP Push-out T. 3 Vloi piili in ltttu dti spintli Pu con l dinz vidnzit, nti i odlli oniscono pdizioni idili dl copotnto intccil dl til in s, sn qullo ngtico si in gdo di oni un ggio nuo di popità dll intcci, di consgunz, di ppsnt con ggio copltzz il nono. pocdu spintl l ppoccio nlitico consntono, inolt, di icv gndzz iplntili in codici di clcolo gli lnti initi, qundo l oittivo è qullo di sgui l voluzion di dnngginti dcosivi in psnz di cichi pplicti. In tini di pocsso poduttivo, nl coplsso i dti ottnuti vidnzino co il sist di iczion ipigto p il ultistto Ti-4.5Al-3V-Mo-F (SP700)/SiC (SCS-6), consistnt nll psstu isosttic cldo di po ottnut con un pocsso di dposizion l pls, isulti in gdo di oni tili con otti cttistich intccili. RINGRAZIAMNTI Si ingzi il Consiglio Nzionl dll Ricch p il suppoto dto nll ito dl Pogtto Finlizzto Mtili Spcili p Tcnologi Avnzt II. BIBIOGRAFIA [] Hsuh, C. H., Intcil donding nd i pull-out stss o i-inocd coposits. IX: sipl ttnt o Poisson s cts o ictionl intcs, Mt. Sci. ng., A6 (993) - 6.

8 [] Pthsthy, T. A., Mshll,. B., Kns, R. J., Anlysis o th ct o intcil oughnss on i donding nd slidin in ittl tix coposits, Act Mtll. Mt., vol. 4 No., pp , 994. [3] ing, C., Hutchinson, J. W., Mchnics o th i push-out tst, Mchnics o tils 4 (993), pgg [4] Mshll,. B., Anlysis o i donding nd sliding xpints in ittl tix coposits, Act Mtll. Mt., Vol. 40, No. 3, pgg [5] Budinsky, B., vns, A. G., Hutchinson, J. W., Fi-tix donding cts on ccking in lignd i cic coposits, Int. J. Solids Stuctus, Vol. 3, No. 3-4, pgg , 995. [6] Guo, S.Q., Kgw, Y., Chctiztion o intc sliding dg in SiC i inocd Ti- 5-3 tix coposit y cyclic tigu, Act Mt., 45, 6, 57-70, 997. [7] Vlnt T., Tstni C., M. Tului M., Titniu tix inocd coposits poducd y HIP o pls spyd pos, Pocdings UROMAT 00,. AIM Pul., ISBN (C ROM), pp 40, 00. [8] Yng, C. J., Jng, S. M., Yng, J. M., Intcil poptis sunt o SiC i-inocd titniu lloy coposits, Scipt. Mtll. t Mtili, vol, 4, pgg , 990 [9] Nichols, T., Titniu tix coposits chnicl hviou, pg 33, d. Shnk Mll,