Studio e modellazione multiscala del comportamento statico di SMC vinilestere con accoppiamento processo struttura

La presente tesi analizza il comportamento meccanico statico di materiali compositi Sheet Molding Compound (SMC) a matrice vinilestere, con l’obiettivo di sviluppare un approccio numerico capace di collegare la simulazione di processo alla simulazione strutturale del componente finale. L’interesse per questi materiali deriva dalla loro crescente diffusione nel settore automotive, dove leggerezza, libertà progettuale e produttività rendono i compositi a fibra corta particolarmente competitivi. Tuttavia, la previsione della loro risposta meccanica è complessa, poiché le proprietà finali dipendono fortemente dalla microstruttura generata durante il processo di stampaggio, in particolare dall’orientamento e dalla distribuzione delle fibre. Il lavoro ha previsto lo sviluppo di un workflow multiscala basato sull’integrazione tra 3D-Timon, Digimat e ABAQUS. In una prima fase, il processo di compression molding di una piastra in CF-SMC è stato simulato tramite Direct Fiber Simulation in 3D-Timon per ottenere le informazioni microstrutturali necessarie all’analisi strutturale. Tali dati sono stati successivamente trasferiti in Digimat e mappati su modelli FEM sviluppati in ABAQUS per simulare prove di trazione, compressione e flessione, confrontando i risultati numerici con dati sperimentali. Sono state inoltre confrontate due strategie micromeccaniche: una rappresentazione SMC basata su bundles di fibre e una LFRP basata sulla singola fibra. Entrambi gli approcci hanno mostrato una buona capacità di riprodurre il comportamento sperimentale, confermando l’efficacia dell’approccio processo-struttura per la modellazione virtuale degli SMC e il suo potenziale per applicazioni industriali future.