Applicazione degli elementi finiti coesivi nello studio del danneggiamento da impatto nei laminati compositi

1. Introduzione 6 1. Introduzione Il processo di frattura nei laminati compositi ad alta resistenza è molto complesso e include danneggiamento sia intra-laminare (crack di matrice o rottura delle fibre) sia danneggiamento interlaminare (delaminazioni) [12]. Un esempio tipico dell’iterazione fra i diversi tipi di danneggiamento è mostrato in Figura 1. Figura 1 Interazione fra i diversi tipi di danneggiamento [12] Sebbene siano stati fatti dei progressi nello sviluppo di accurati strumenti analitici per la previsione e la crescita del danneggiamento all’interno di un laminato, degli strumenti analoghi per valutare la crescita di una delaminazione sono ancora in fase di sviluppo e, fino a pochi anni fa, la delaminazione non veniva considerata nelle analisi di danneggiamento. Senza introdurre la delaminazione le capacità di analisi del danneggiamento progressivo rimangono limitate. La delaminazione è una delle forme predominanti di danneggiamento in un laminato composito, dovuta alla mancanza di rinforzo nella direzione dello spessore. Possono essere dovute a un impatto, oppure a un difetto manifatturiero, e causano una significante riduzione della resistenza di una struttura. Lo stato di sforzo che si viene a creare in prossimità di una di queste discontinuità geometriche promuove, generalmente, la propagazione di una delaminazione, innescando i meccanismi di danneggiamento e portando una significante perdita dell’integrità della struttura. L’analisi della delaminazione è comunemente divisa nello studio dell’innesco e della propagazione. L’analisi relativa all’inizio della delaminazione è generalmente basata su un criterio che lega lo sforzo interlaminare con una distanza caratteristica [6][7]. Questa distanza è una funzione della geometria del modello e delle caratteristiche del materiale e, per determinarla, sono necessari dispendiosi test. Le principali analisi di crescita della delaminazione applicano l’approccio della meccanica della frattura, e valutano l’energia di rilascio unitaria G. Questa energia unitaria, generalmente, viene calcolata usando la tecnica della chiusura virtuale della