Studio dei meccanismi di danneggiamento ed evoluzione del danno in compositi fibrorinforzati attraverso User Material Subroutines

L’utilizzo dei materiali compositi sta crescendo molto rapidamente nel corso degli ultimi decenni, guidato dalla necessità di alleggerimento e di materiali con resistenze specifiche maggiori di quelle dei metalli. Nel corso della tesi abbiamo analizzato in dettaglio le proprietà dei compositi, evidenziando le proprietà ottenibili unendo fibra e matrice, e illustrando le principali tecniche produttive. Il loro comportamento intrinsecamente complesso e direttamente collegato alla loro eterogeneità, rende complesso comprendere a pieno i meccanismi di frattura ed i limiti di questi materiali. E’ in questo scenario che questo lavoro di tesi si inserisce, cercando di effettuare un confronto tra le varie teorie proposte per la rottura di questi materiali, cercando di simulare numericamente la loro rottura e le capacità di supportare il carico dopo che questa avviene. La letteratura riporta diverse modalità di guasto possibili per i materiali compositi, modellabili attraverso apposite teorie e strategie numeriche come la Cohesive Zone Model (CZM), per modellare la delaminazione, i criteri di danneggiamento (quali Massima deformazione, Hashin, Tsai-Wu e Puck) e l’analisi progressiva del danno. In questo lavoro si esplorano e si sviluppano i sistemi di danneggiamento all’interno di apposite User Material in ABAQUS. I modelli numerici così ottenuti sono stati validati attraverso i risultati di prove sperimentali, esibendo un allineamento buono, con peculiari andamenti rispetto al criterio di danneggiamento stabilito.