Analisi delle perfomance strutturali di compositi con fasi auxetiche

Materiali con specifiche caratteristiche microstrutturali e strutture composite sono stati studiati per poter descrivere analiticamente l'auxeticità. La loro validità è stata riscontrata per un certo meccanismo che coinvolge travi o leve rigide, molle o strutture collari scorrevoli e, in generale, compositi con vuoti con una microstruttura non convessa. Per microstrutture composte di travi, era stato ipotizzato che le forme non convesse con angoli rientranti fossero responsabili dell'effetto auxetico.

Uno studio dettagliato numerico ha mostrato che la forma della cella rientrante di una microstruttura non-convessa, a forma di stella , influenzi il coefficiente di Poisson. Lo stesso vale per compositi con forme irregolari, anche se i singoli componenti sono materiali piuttosto usuali. Per i laminati, se vengono fissati due strati di fibre con orientamenti differenti, noteremo sotto un determinato carico la stessa deformazione. Per una progettazione e un'ottimizzazione di piastre composite bisogna imporre una corretta scelta delle condizioni al contorno.

Una volta che si esaminano i moduli elastici trasversali di un materiale composito rinforzato con identici multistrati cavi unidirezionali su cui vengono avvolte le fibre, mediante l'uso di un generalizzato modello multifase autoconsistente, si è riscontrato che l'effettivo coefficiente di Poisson, calcolato tramite alcuni esempi numerici per compositi rinforzati rivestiti finemente da fibre di tipo osteon, diventa negativo oltre determinati livelli di porosità, e che la parità del numero di strati di fibre è un parametro importante.

Quando la sollecitazione di taglio esercita negli strati interni si avrà un'estensione tale che il modello si allarga in un piano del laminato a causa del coefficiente di Poisson. Gli effetti dell' orientamento delle fibre e delle proporzioni sono ben documentate, ed è possibile controllare il carico di punta.