Manifattura e caratterizzazione di metamateriali per il controllo delle vibrazioni di strutture leggere = Manufacturing and characterization of metamaterials for vibration control of lightweight structures

Questa tesi si propone di esaminare le promettenti proprietà dei metamateriali per il controllo delle vibrazioni, concentrandosi in particolare sulle caratteristiche dei metamateriali a banda proibita ("bandgap") che hanno dimostrato efficacia nell'isolamento delle vibrazioni. Inoltre, vengono presentati i risultati di studi sperimentali che confermano l'utilità di tali materiali nel controllo delle vibrazioni. Il lavoro di ricerca si articola in tre parti principali. Iniziamo con due capitoli teorici che introducono il concetto di metamateriali e la tecnologia di stampa 3D. Il capitolo successivo fornisce una base teorica per le analisi condotte, comprese le analisi modali SOL 103 e le analisi in frequenza SOL 111, utilizzando il software di simulazione FEM. Successivamente, il cuore della tesi si focalizza sull'indagine sperimentale. Iniziamo studiando diverse configurazioni di campioni precedentemente riportate in letteratura, utilizzando simulazioni FEM con i software PATRAN e NASTRAN. Una volta identificata una geometria di particolare interesse, apportiamo modifiche ai parametri geometrici e ai materiali per adattare il campione alle dimensioni di stampa e ai materiali compatibili con le stampanti 3D disponibili presso il Politecnico di Torino. Dopo la stampa del campione, conduciamo prove sperimentali in laboratorio utilizzando uno shaker, che ci consente di eccitare il campione sia assialmente che longitudinalmente. I dati sperimentali ottenuti vengono quindi confrontati con le simulazioni numeriche, in particolare valutando la corrispondenza dei bandgap nelle stesse gamme di frequenze. Infine, ripetiamo il processo con altre geometrie di campioni al fine di determinare quale configurazione offre la migliore capacità di assorbire le vibrazioni. I risultati di questa tesi contribuiscono alla comprensione dell'applicabilità dei metamateriali nel controllo delle vibrazioni, fornendo informazioni preziose sulle configurazioni e i parametri ottimali per il loro impiego in diverse applicazioni come l'aerospazio, l'automotive e l'ingegneria edile.