TEST DINAMICO MECCANICI

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1 Università degli Studi di Perugia Facoltà di Ingegneria - Industrialemisure@unipg.it Nuovo laboratorio di Foligno (Pg) dedicato ai TEST DINAMICO MECCANICI Tecniche sperimentali per migliorare le prestazioni dei componenti meccanici

2 Oggi «plastici» diventano anche i materiali metallici: i compositi a matrice metallica, le gomme, i tessuti, la carta, i materiali e sistemi di incollaggio strutturale, il legno, il cemento armato, etc.. Progettazione Geometria componente/i Banche dati Materiali Scelta materiali Normative vigenti Resistenza ( σ max ) Rigidezza (E, G) Range temperature Fatica Aspetto

3 Per questi nuovi materiali i modelli delle teorie classiche dell elasticità non bastano σ σ=kε ε Nel semplice modello di Young, Poisson.. Il materiale immagazzina l energia sotto forma elastica e la restituisce senza alcuna perdita

4 NUOVI MATERIALI NUOVE PROPRIETÁ --- NUOVE TEORIE --- NUOVE TECNICHE DI PROVA La viscoelasticità CONCETTI NUOVI Materiale elastico non lineare, duttile.? σ Limite elastico Campo plastico Deformazione permanente ε Il materiale superato il limite elastico non è in grado di immagazzinare tutta l ulteriore energia (lavoro) che viene fornita, che viene trasformata in calore durante la fase deformativa permanente (plastica). Dissipazione energia Deformazione permanente

5 UNA PALLINA CHE RIMBALZA La viscoelasticità Quota di rimbalzo 1 2,2 3 1: energia potenziale viene trasformata in energia cinetica all interno del campo gravitazionale; 2: l energia cinetica viene trasformata in energia potenziale elastica; 2 : l energia potenziale elastica viene trasformata in energia cinetica 3: l energia cinetica viene trasformata in energia potenziale E(1) = E(2) = E(2 ) = E(3) dovremmo osservare delle deformazioni permanenti della pallina, associate alla dissipazione di energia.. Ma non ce ne sono

6 DOVE NASCONO QUESTE DISSIPAZIONI DI ENERGIA? Proviamo a vedere le relazioni di ampiezza e fase tra carichi e deformazioni in campo elastico Test dinamico Test statico σ, ε Forza time Spostamento stress e strain non sempre in fase ANALISI DINAMICO MECCANICA

7 MACCHINE DI TEST PER ANALISI DINAMICO-MECCANICHE Sensore di forza Sensore di spostamento Afferraggio Provino Attuatore Modulo Acquisizione Dati Modulo Elaborazione(PC) Modulo Controllo

8 ANALISI DINAMICO MECCANICA RELAZIONI STRESS-STRAIN DINAMICHE AL VARIARE DEI PARAMETRI AMBIENTALI E : Storage Modulus; E : Loss Modulus; Tan(δ)=E /E ; E*: E +ie G*=E*/1(1-ν); η=3g*/ω VARIABILI DELL AMBIENTE D IMPIEGO DEL MATERIALE 1) Tempo 2) Temperatura 3) Carico 4) Frequenza 5) Umidità Misura dinamica del modulo di Young. Misura del modulo di elasticità complesso.

9 Analisi dinamico meccanica: Applicazioni aeronautiche E E Tan(δ)=E /E ; η=3g*/ω Tutti questi input al modello sono funzione di parametri ambientali e dinamici! H=H(i,t,T,ω,ε)

10 Analisi dinamico meccanica: applicazioni a componenti in compositi a matrice metallica Compositi a matrice metallica (Al-alloys, Ti- Alloys: Applicazioni aeronautiche) Estraendo campioni da laminati/pf è possibile anche studiare l ortotropia del materiale

11 APPLICAZIONI NON AERONAUTICHE SCARPE DA CORSA La capacità del materiale di tornare alla forma originale dopo l azione del carico influenzano le performance durante le tipiche condizioni di corsa Frequenza passo Peso atleta La misura dei moduli complessi è una misura chiave per la scelta del materiale opportuno LAVATRICI CON CESTELLI IN PLASTICA Le temperature cambiano molto le proprietà del materiale del cestello fatto oggi spesso in plastica

12 ANALISI DINAMICO MECCANICA DI DIVERSE PARTI DI UN PNEUMATICO Battistrada Sotto-battistrada Fianco Battistrada Sotto-battistrada Fianco

13 Analisi dinamico meccanica per lo studio di Shock Absorber Schiume poliuretaniche: componenti incapsulati sottoposti a vibrazioni e/o impatti Gomme naturali o sintetiche: shock absorber, silent block Fluidi di lavoro L utilizzo dei risultati delle analisi DMA sono fondamentali per caratterizzare i materiali ad alta frequenza, dove la componente viscosa ha un contributo significativo o addirittura preponderante!

14 ANALISI DINAMICO MECCANICA DI COMPONENTI INCOLLATI Effetto temperatura di polimerizzazione su collanti La temperatura a cui i collanti vengono fatti polimerizzare influisce sulle caratteristiche meccaniche del giunto

15 ANALISI DINAMICO MECCANICA DI COMPONENTI CFRP CFRP: previsione di vita mediante tecniche accelerate

16 ANALISI DINAMICO MECCANICA Una visione d insieme