Riassunto analitico
La vita utile a fatica dei componenti strutturali realizzati in materiale composito è ad oggi affidata principalmente a caratterizzazioni sperimentali, applicate su tali componenti a valle del flusso di progettazione. Tali caratterizzazioni sono in genere di natura distruttiva, e richiedono quindi un elevato sforzo che coinvolge la produzione di provini o di simulacri, nonché di un considerevole tempo di testing per garantire una rilevanza statica dei risultati ottenuti. Il comportamento di questa classe di materiali a seguito dell'applicazione periodica ad elevato numero di cicli di uno o più sollecitazioni, rappresenta tuttora argomento di ricerca. Negli ultimi anni, gli studi in questo ambito stanno acquisendo sempre maggiore rilevanza per le aziende del settore Automotive che stanno ricorrendo sempre più frequentemente ai materiali compositi per la realizzazione dei loro componenti, con l'obiettivo primario di contenere la massa delle vetture prodotte, che impatta sui consumi e sulle emissioni.
Per una maggiore predittività di tali fenomeni, l'utilizzo e l'implementazione di codici numerici tra i quali gli elementi finiti offrono supporto alla fase di progettazione con l'obiettivo di minimizzare i tempi ed i costi della fase di testing richiesta.
A tal proposito si è pensato di realizzare una porzione di codice dedicata allo studio del comportamento a fatica dei componenti in composito operando direttamente sul modello già utilizzato per la verifica statica del componente.
Il codice è stato validato mediamente la sua applicazione a casi di riferimenti presenti in letteratura.
Un'analisi comparativa dei risultati è stata qui di seguito illustrata e discussa.
Tale codice di calcolo è stato inoltre impiegato per la verifica a fatica di un componente per applicazione Automotive, con lo scopo di visualizzare in fase di post-processing la zona di formazione e di evoluzione del danneggiamento di fatica nonché per estrapolare una prima stima della vita utile a fatica del componente preso in esame.
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Abstract
Nowadays, CFRP fatigue life is estimated primarily with experimental destructive tests because scientific research on the fatigue life behaviour of carbon fibre composites is not all clearly concluded. In the last few years the research in this topic is becoming more relevant because automotive companies are looking for weight reduction, with composites material introduction, to minimize emission and consumption connected to it.
Many commercial finite elements software help components design in reducing time and cost of the testing needed. Nevertheless, with this possibilities some weakness like the software license price and a low flexibility arise, making impossible to adapt the software to any possible needs.
In this context, a script for the fatigue life behaviour studying composites components was developed by using the same model set-up for the static verification.
The routine realized shall be validated through literature semi-analytical cases study, waiting for experimental correlation to obtain more reliable results. This numerical method shall be applicated in the structural analysis of an Automotive component, finalized to report the information of crack’s formation and propagation on post-processing with a first fatigue life estimate of component under examination.
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