Sviluppo di un software per le analisi di giunzioni incollate in materiale composito: andamento tensionale e criterio di resistenza = A new software for composite bonded joint design: tensional trend and failure criteria

La possibilità di derivare l’andamento tensionale completo, all’interno di giunzioni incollate in materiale composito, tramite specifiche analisi, rimane ad oggi una sfida aperta. Lo scopo della seguente trattazione è quello di valutare la possibilità di sviluppare un applicativo, che utilizzi soluzioni in forma chiusa, per ricavare l’andamento tensionale, lungo la zona di bonding, ed il conseguente carico di rottura in giunzioni incollate di materiale composito. Attualmente i software presenti, come ad esempi i programmi FEA, garantiscono un’ottima accuratezza a fronte di prolungate tempistiche, sia per il pre/post-processing che per l’ottenimento dei risultati. La sfida che si è posta è quella di poter ricavare i valori di interesse: tensioni e carico di rottura con analisi più brevi, da utilizzare per gli studi di trade-off nella fase di sviluppo della configurazione strutturale. Sono stati analizzati i modelli presenti ad oggi in letteratura al fine di scegliere i due più appropriati per lo scopo, privilegiando le formulazioni chiuse e non considerando soluzioni iterative o numeriche. Al fine di rendere il programma completo è stato implementato un opportuno criterio di resistenza, sia tensionale che energetico, che stimi il carico ultimo della giunzione. I modelli prescelti sono monodimensionali, dipendenti solo dalla coordinata x lungo la sovrapposizione. L’ambiente utilizzato per lo sviluppo è Python, unitamente alle due principali librerie Numpy e Tkinter, la prima per la parte di calcolo e la seconda per la programmazione dell’interfaccia grafica. I valori ottenuti, sia per l’andamento tensionale che per la resistenza complessiva, sono stati confrontati con soluzioni analitiche (Hart & Smith), numeriche (Nastran) e sperimentali al fine di testare la qualità dell’approccio utilizzato. I risultati raggiunti sono in linea con le aspettative: è presente un ulteriore elemento di analisi da utilizzare nelle fasi di sviluppo del progetto strutturale, permettendo la gestione di un elevato numero di geometrie e carichi.