Riassunto analitico
La progettazione di strutture reticolari periodiche con proprietà ad hoc per una specifica applicazione, è una strada promettente nella realizzazione di componenti ad alto rapporto rigidezza-peso e forza-peso.
Grazie ai recenti sviluppi delle tecniche di Additive Manufacturing con materiali metallici, l’applicazione di tali strutture diventa possibile anche nell’industria Automotive, vista la possibilità di produrre geometrie complesse.
Poiché la protezione dei passeggeri e dei pedoni in caso di urti rimane una delle maggiori sfide per i produttori di automobili, l’aspetto riguardante l’assorbimento di energia specifica è uno dei parametri fondamentali da considerare durante la progettazione dei componenti deputati ad assorbire gli urti.
In questa tesi saranno investigate le proprietà meccaniche e le capacità di assorbimento di energia di strutture periodiche cellulari. Sono stati impiegati modelli agli elementi finiti al fine di predire il comportamento a compressione di tre tipologie di strutture periodiche. Queste strutture sono state modellate sia tramite riproduzione della geometria reale sia tramite una tecnica di omogeneizzazione.
Infine, si propone una modellazione tramite tecnica di omogeneizzazione da impiegare in un processo di ottimizzazione di un assorbitore d’urto, al fine di massimizzarne l’energia specifica assorbita.
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Abstract
Designing periodic cellular structures with properties tailored for specific requirements is a promising path to design high stiffness-to-weight and strength-to-weight ratios components.
Thanks to the recent improvements of Additive Manufacturing techniques with metallic materials, the application of these structures is also possible in Automotive industry, since complex geometries can be produced.
As the protection of passengers and pedestrians in crash events is one of the main challenge for car manufacturers, the specific energy absorption is a fundamental parameter that must be take into account to design sacrificial components.
In this study, the mechanical properties and energy absorption characteristics of periodic cellular structures are investigated. Finite element models are employed to predict the behaviour of three types of these structures during a compression test. Such structures are modelled by geometry reproduction and by homogenization technique.
Finally, the homogenization modelling is adopted in an optimization process of a crash absorber, in order to maximize the specific energy absorption.
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