Materiali compositi laminati a base di leghe leggere

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E’ interessante anche notare come nel caso di intaglio blando la sensibilità all’intaglio diminuisca con l’aumentare della dimensione dello stesso. Questo fenomeno è associabile alla nascita di una de-laminazione statica che riduce la distribuzione degli sforzi e ritarda la rottura delle fibre nei pressi del difetto. L’analisi degli sforzi e la sensibilità all’intaglio all’apice della cricca invece sono di difficile modellazione a causa della complessità dell’effettivo processo di danneggiamento del laminato che coinvolge micro-fessurazioni della matrice, fiber-bridging, de-laminazione e lo sviluppo di zone di plasticità negli strati di alluminio. Diversi modelli sono stati proposti negli ultimi anni per predire la resistenza a intaglio e descrivere il danneggiamento della zona all’apice della cricca nei FML: il modello di NuismerWhitney modificato, il criterio di stress medio, il criterio di stress medio modificato, il metodo della curva-R e il modello dell’effettiva propagazione della cricca. Ciò nonostante per validare queste recenti teorie c’è bisogno di maggiori studi e modellazioni numeriche.

5.7 RESISTENZA A FATICA Rispetto ai materiali "monolitici", e cioè costituiti da un unico blocco omogeneo, gli FML sembrano avere in maniera particolare migliori proprietà di resistenza a fatica, a causa degli esigui spessori che caratterizzano ciascun strato. Infatti per questi spessori (dell'ordine dei decimi di millimetro) si può parlare di condizione prevalente di "plane stress" (stato piano di tensione), condizione di sforzo favorevole alla crescita lenta di cricche di fatica. Unitamente a questo fenomeno, bisogna considerare anche quello di "crack bridging", e cioè la capacità del materiale in questione di trasferire il carico dalla lamina di metallo criccata ai corrispondenti strati di fibra, diminuendo così le tensioni all'apice della cricca, e rallentandone ancor di più la crescita. In figura 15 è mostrato schematicamente il meccanismo di bridging (o cucitura) delle fibre responsabile delle eccezionali proprietà a fatica dei FML[8-9]. Un altro parametro importantissimo che regola le proprietà di resistenza a fatica di un FML è il grado di adesione degli strati di composito con il metallo. Una scarsa adesione provoca delaminazione, e cioè distacco dei layers di metallo da quelli di composito, un'adesione eccessiva al contrario ostacola il crack-bridging, propagandosi la cricca all'interno della matrice del composito senza trasferire carico al metallo. Bisognerà tener conto dei moduli elastici dei due materiali, e quindi del grado di adesione adeguato al fine di garantire un'equa distribuzione del carico[8-9].

Figura 115 - Meccanismo di crack-bridging da parte delle fibre[8]


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