Progettazione di una bielletta in materiale composito piezoresistivo con capacità di monitoraggio dei carichi trasmessi = Design of a piezoresistive composite connecting rod capable of monitoring transmitted loads

La tesi affronta la progettazione di una bielletta di sospensione automobilistica che collega l’unità smorzante alla ruota, con l’obiettivo di sviluppare componenti leggeri e multifunzionali. Il materiale di riferimento è lo Sheet Moulding Compound (SMC) rinforzato con fibra di carbonio, un composito a fibre corte ma di lunghezza relativamente elevata (25–50 mm), che unisce leggerezza, buona resistenza meccanica e possibilità di produzione automatizzata. La previsione delle proprietà effettive è tuttavia complessa, a causa dell’orientamento non uniforme delle fibre. Per affrontare questa sfida è stato sviluppato un modello numerico agli elementi finiti basato su un approccio multiscala con fibre modellate come travi immerse in una matrice solida, in cui gli orientamenti sono stati ricostruiti a partire da dati di tomografia computerizzata ed elaborati in MATLAB. Il modello è stato validato mediante prove sperimentali condotte su provini in carbon forged, materiale con caratteristiche analoghe all’SMC ma più agevole da produrre in laboratorio. Oltre alla caratterizzazione meccanica, è stato studiato il comportamento piezoresistivo del materiale, correlando la variazione della resistenza elettrica con la deformazione. I risultati confermano la possibilità di integrare funzioni di monitoraggio strutturale nei componenti, aprendo la strada a biellette leggere, economiche e in grado di autodiagnosticare il proprio stato di integrità.