Sviluppo di un algoritmo per il calcolo della Specific Energy Absorption di laminati compositi impiegati in applicazioni Crashworthiness

Si definisce ‘crashworthiness’ la capacità di un veicolo di proteggere i passeggeri in caso di urto, obiettivo raggiunto tramite l’impiego di apposite strutture che si deformano in modo controllato e assorbono l’energia cinetica del veicolo evitando decelerazioni troppo elevate che possano recar danno ai passeggeri. In questo lavoro di tesi, realizzato in collaborazione con Instron, si propone di standardizzare i test di crashworthiness svolti sui materiali compositi. Questo è un obiettivo molto importante in quanto sino a questo momento, a causa della mancanza di uno standard, i risultati di tali test sono sempre stati analizzati con uno sguardo differente, e questo non permette un confronto oggettivo tra ricerche diverse. Il risultato principale di questa tipologia di test sono delle curve Forza-spostamento, le quali analizzate in maniera corretta permettono di determinare l’energia assorbita per unità di massa dal provino (SEA). Ci sono numerosi aspetti che andrebbero definiti all’interno dello standard, questo lavoro tratta uno dei più discussi e più soggetto all’influenza di un qualsiasi operatore: l’individuazione del tratto utile di una curva di crash per il calcolo della Specific Energy Absorption (SEA). Senza uno strumento matematico che permetta di trovare per qualsiasi prova crashworthiness il tratto utile, il confronto tra due prove diverse non è indicativo della loro reale capacità di assorbire energia in quanto le curve, se analizzate da due diversi operatori, fornirebbero diversi valori di SEA. Al fine di superare questa problematica, si rende necessario sviluppare un algoritmo che sia in grado di analizzare una qualsiasi curva di crash e di determinarne il tratto da considerare per il calcolo della SEA. Per la scrittura dell’algoritmo si è partiti da quanto svolto in letteratura riguardo l’analisi delle curve sperimentali. Sono state sviluppate varie versioni di algoritmi in grado di determinare il tratto utile delle curve di crash, partendo da quella più semplice sino ad arrivare alla versione finale, la quale sarà la candidata ad essere proposta nello standard come metodologia di calcolo della SEA. L’ultima versione dell’algoritmo è in grado di escludere dall’analisi tutti quei tratti di curva che non risultano utili per l’analisi e di convergere verso il tratto in cui si ha una stabilizzazione del valore di forza (frattura progressiva del provino). È stata effettuata una validazione sperimentale dell’algoritmo per verificare che effettivamente sia in grado di fornire risultati accettabili e con la minore dispersione possibile. Tra tutte le versioni, quella scelta come più opportuna per lo standard è quella che ha calcolato i vari valori di SEA garantendo la minima dispersione dei risultati su un certo numero di test svolti nelle stesse conduzioni e sullo stesso materiale, i quali teoricamente dovrebbero fornire lo stesso risultato in termini di SEA.