rivalutazione dei parametri geometrici del provino SCB nella proposta di normativa ASTM per la caratterizzazione della resistenza al distacco delle facce nei pannelli sandwich

Abstract

Il lavoro di tesi ha riguardato la lettura approfondita di alcuni lavori scientifici: la proposta di normativa ASTM per la caratterizzazione della resistenza al distacco delle facce in compositi sandwich, il lavoro di Ratcliffe e Reeder sul quale si fonda la proposta di normativa, e gli studi portati avanti da Massabò, per migliorare la definizione dei parametri dei modelli monodimensionali utilizzati nella proposta di normativa. La lettura della proposta di normativa si è focalizzata sul dimensionamento del provino Single Cantilever Beam (SCB). Questo ha permesso di analizzare le limitazioni geometriche adottate in laboratorio e di rielaborare personalmente le formule presenti nella proposta di normativa. Per fare questo si sono introdotti due modelli monodimensionali: il modello di trave su suolo elastico alla Winkler e di trave incastrata di lunghezza incrementata, che sono stati studiati ed approfonditi tramite i concetti noti della scienza delle costruzioni. Lo studio condotto ha messo in evidenzia come i parametri associati ai due modelli analizzati, cioè il modulo di fondazione del suolo alla Winkler e l’incremento della lunghezza del difetto, del modello della trave incastrata a lunghezza incrementata debbano essere adeguatamente definiti per ottenere previsioni corrette della cedevolezza del provino e dell’energia di frattura al distacco delle facce. Si è dimostrato che l’ipotesi adottata in normativa per questi due parametri è fortemente limitativa e si sono esaminate le derivazioni ottenute nei lavori di Massabò che permettono di ottenere nuove relazioni per i due parametri, basate sulla teoria dell’elasticità bidimensionale. Quindi si verifica la bontà di tali formule e si evidenzia la differenza rispetto alle espressioni di normativa. Nel capitolo finale del lavoro sono state effettuate alcune elaborazioni personali per verificare la validità delle limitazioni proposte in normativa e si mostra l'influenza dei parametri sulla geometria del provino.

The thesis work involved an in-depth reading of several scientific papers: the ASTM standard proposal for characterizing the peel resistance of faces in sandwich composites, the work of Ratcliffe and Reeder on which the standard proposal is based, and the studies conducted by Massabò to improve the definition of parameters in the one-dimensional models used in the standard proposal. The reading of the standard proposal focused on the sizing of the Single Cantilever Beam (SCB) specimen. This allowed for the analysis of the geometric limitations adopted in the laboratory and the personal reworking of the formulas present in the standard proposal. To do this, two one-dimensional models were introduced: the Winkler elastic foundation beam model and the extended length fixed beam model, which were studied and explored using well-known concepts from structural engineering. The conducted study highlighted how the parameters associated with the two analyzed models, namely the Winkler soil foundation modulus and the increase in defect length in the extended fixed beam model, must be adequately defined to obtain accurate predictions of specimen ductility and fracture energy at face detachment. It was demonstrated that the assumptions made in the standard for these two parameters are highly limiting, and the derivations obtained in Massabò's work, which are based on the theory of two-dimensional elasticity, were examined to derive new relationships for these parameters. The validity of these formulas was then verified, and the differences from the standard expressions were highlighted. In the final chapter of the work, some personal analyses were carried out to assess the validity of the limitations proposed in the standard, and the influence of the parameters on the specimen's geometry is demonstrated.