Riassunto analitico
Il continuo sviluppo delle tecnologie legate all’Additive Manufacturing per la stampa 3D di materiali metallici ha permesso la realizzazione di strutture reticolate sempre più complesse. Tali strutture presentano il vantaggio di poter essere progettate ad hoc per ottenere elevata rigidezza e resistenza specifica e pertanto sono adatte per applicazioni dove si richiedono elevate prestazioni e peso ridotto. Le proprietà meccaniche delle strutture reticolate dipendono fortemente dai parametri geometrici delle celle di cui sono composte. In questa tesi si analizza, tramite il metodo agli elementi finiti, la risposta elastica a sollecitazioni di compressione per diverse geometrie di celle. Nello specifico, per ciascun tipo di cella, si valutano la rigidezza relativa al variare delle dimensioni della cella e del diametro delle travi che la compongono e l’insorgenza di instabilità per carico critico euleriano. A causa della natura periodica delle celle che compongono le strutture reticolate, si definiscono specifiche condizioni di modellazione agli elementi finiti. Infine, sulla base dei risultati ottenuti, si definisce un’articolata campagna sperimentale con prove di compressione e flessione per poter confrontare i risultati sperimentali che si otterranno con quelli ricavati nel presente lavoro.
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Abstract
The increasing development of Additive Manufacturing techniques for 3D printing with metallic materials allows to create complex cellular structures. These complex structures can be tailored to provide high specific strength and stiffness and thus are suitable for high-performance, lightweight applications. The mechanical properties of these structures are highly dependent upon the geometrical parameters of the cells of which they are made.
In this study the elastic compressive behavior of different types of cells is analyzed using the finite element method. In particular, for each type of cell, the relative stiffness at varying cell dimensions and strut diameter and the elastic buckling are evaluated.
Due to the periodic nature of cells of which the cellular structures are made, specific modelling conditions are defined in finite element analysis. Moreover, an experimental campaign for compression and flexural testing is developed to be able to compare the results of this study with the empirical data that will be obtained.
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