Obiettivi: In questo lavoro, gli autori presentano i risultati preliminari di un progetto PRIN PNRR (“SELF-RE-PREG”, Prot. P2022SLZY4, CUP D53D23018700001) dedicato allo sviluppo di un nuovo materiale composito riciclato a partire da scarti di preimpregnato. L'uso crescente dei materiali compositi genera una significativa quantità di rifiuti, in particolare dai residui di prepreg, che possono...
Objectives
Active suspension systems may become increasingly common in various automotive segments to improve in-vehicle comfort and reduce in-vehicle vibration, especially in light of the increasing electrification of road vehicles fostered by European climate agreements. Typical configurations of these systems incorporate Electric Motors (EMs) to drive the mechanical components, often...
I progressi nel campo dell’utilizzo dei materiali compositi e della progettazione delle protesi hanno migliorato significativamente il comfort e le prestazioni dei dispositivi. Tuttavia, il costo elevato e l’impatto ambientale dei materiali compositi utilizzati rappresentano ancora ostacoli rilevanti all’accessibilità e alla sostenibilità delle soluzioni disponibili. Questo lavoro presenta lo...
Una delle fonti di energia rinnovabile più promettenti è il moto delle onde dei mari e degli oceani. La principale difficoltà nella raccolta di energia dalle onde consiste nella trasformazione del moto oscillatorio in un moto rotatorio, al fine di poter mettere in azione un generatore elettrico. Negli ultimi anni sono stati sviluppati diversi dispositivi per la generazione di energia dal mare,...
Lo studio esamina le proprietà piezoresistive e la resistenza a fatica di un polimero termoplastico (PA66) rinforzato con fibre corte di carbonio e vetro, ottenuto mediante stampaggio a iniezione. L'obiettivo è determinare la correlazione tra la variazione della resistenza elettrica e la progressione del danno meccanico sotto carichi ciclici.
La metodologia sperimentale prevede...
Il settore automobilistico è responsabile di circa un terzo delle emissioni di CO₂ in Europa e negli Stati Uniti, con le sole auto passeggeri che contribuiscono a circa la metà di queste emissioni. La decarbonizzazione del trasporto su strada è quindi cruciale per raggiungere gli obiettivi climatici globali, come la riduzione del 55% delle emissioni di CO₂ entro il 2035 e la neutralità...
In questo studio viene presentata MyFlex-θ, una protesi di piede multi-assiale intelligente ad accumulo e rilascio energetico (ESAR), dotata di un meccanismo che consente di variare la rigidezza nel piano sagittale (o piano principale di locomozione).
È stato condotto un design of experiment (DOE) numerico utilizzando un modello ad elementi finiti (FE) bidimensionale (2D), calibrato...
Le travi ed i tubi a parete sottile sono componenti fondamentali, ampiamente utilizzati in diversi ambiti dell'ingegneria, tra cui la meccanica, l'aerospaziale, la navale e le costruzioni. Una rilevante applicazione industriale riguarda il trasporto di petrolio, gas e altri fluidi. In tale contesto, risulta essenziale analizzare l'impatto dei carichi operativi o eccezionali, come quelli che si...
Twisted and Coiled Artificial Muscles (TCAMs) have emerged as innovative structural actuators, renowned for their exceptional performance. Produced from nylon or other polymeric fibers, TCAMs combine affordability with significant displacement, high power output, and broad applicability, making them ideal for robotics and smart textiles. However, their recent development opened several...
Nell’ambito dei sistemi industriali critici per la sicurezza (‘safety critical’) la complessità dell’architettura è crescente ed esige una piena tracciabilità del processo di progettazione, dal requisito tecnico al prodotto finale. Per decomporre tale complessità e assicurare la tracciabilità è in corso di strutturazione in molti ambiti, specialmente in quello aeronautico, la realizzazione di...
La delaminazione è uno dei principali meccanismi di cedimento nei materiali compositi, soprattutto sotto carichi ciclici. Predire e simulare accuratamente questo fenomeno è fondamentale per migliorare la sicurezza e l'affidabilità delle strutture leggere in composito. In questo lavoro, presentiamo un approccio recentemente sviluppato per questo scopo, l’algoritmo Sequential Static Fatigue, e...
Negli ultimi anni, lo sviluppo di propulsori ibridi ed elettrici ha assunto un ruolo centrale nell’evoluzione dei veicoli stradali, offrendo una risposta efficace alle crescenti esigenze di sostenibilità e innovazione tecnologica. Nei veicoli da competizione, questo aspetto può rappresentare un’ulteriore sfida innovativa. In particolare, l’uso di motori elettrici permette di sfruttare spazi...
Thermoplastic composites have gained significance due to their superior mechanical properties and recycling potential. However, their mechanical performance, particularly impact resistance, remains insufficiently understood in the context of applications. In this study, thermoplastic composites incorporating polyurethane (TPU) and Kevlar fabric were produced using hot compression moulding, and...
Osteoporosis and other bone-related diseases pose a critical challenge for modern healthcare systems, necessitating innovative and patient-specific treatment strategies. Bone tissue engineering has emerged as a promising solution, with the development of bio-inspired, 3D-printed scaffolds designed to mimic the complex hierarchical architecture of bone at multiple scales. However, existing...
In questo lavoro si presentano anzitutto le implementazioni eseguite su uno strumento per la misura non invasiva della deformazione delle bielle in motori ad accensione comandata che consente di valutare eventuali danneggiamenti alle bielle senza dover effettuare lo smontaggio di alcun componente del motore ma limitando lo smontaggio necessario alla misura alla sola candela ed al suo...
Gli adesivi anaerobici consentono l'incollaggio di parti metalliche sotto l'azione concomitante di un serraggio meccanico. Le applicazioni più rilevanti riguardano i giunti flangiati, gli accoppiamenti per interferenza e le connessioni filettate. Mentre la resistenza statica degli adesivi anaerobici è stata ampiamente studiata, il loro comportamento piezo-resistivo in presenza di...
OBJECTIVE
Running prosthetic feet (RPF) are specialized prosthetic elements designed for running, used by Paralympic athletes for training and in official competitions. They are carbon fibers blades with monolithic structure that store elastic energy by flexing during initial contact with the ground and then release it by extending in the second phase. They can mainly be C-shaped or...
Il primo evento di danno osservabile in compositi tessuti soggetti a carichi statici o ciclici è la formazione di cricche nei bundle orientati off-axis rispetto al carico. In particolare, il numero di cricche, e quindi la cosiddetta crack density, cresce all’aumentare del carico o del numero di cicli, causando una perdita di rigidezza. In questo lavoro vengono proposti due possibili approcci...
Negli ultimi anni, i veicoli elettrici (EV, Electric Vehicles) hanno attirato grande interesse in diversi contesti, dalla micromobilità urbana all’utilizzo in zone rurali o turistiche. Uno dei principali ostacoli alla loro diffusione è l’autonomia limitata, che comporta frequenti ricariche dalla rete elettrica. L’integrazione di pannelli fotovoltaici (PV) sulle superfici del veicolo si...
I componenti strutturali realizzati in materiale composito presentano spesso difetti dovuti al processo produttivo. Una tipologia di difetto particolarmente comune e allo stesso tempo deleteria per le caratteristiche meccaniche è rappresentata dai vuoti.
Gli autori hanno proposto una metodologia per prevedere l’innesco di cricche a fatica in laminati contenenti porosità a partire dal...
Gli Energy Harvester elettromagnetici (EMEHs) per il recupero di energia da vibrazioni ambientali sono comunemente conosciuti per le loro elevate prestazioni nella conversione di potenza e per le basse frequenze di funzionamento rispetto alle soluzioni che impiegano principi alternativi (i.e. piezoelettrici, elettrostatici). Questo lavoro riporta lo studio, la progettazione, lo sviluppo e la...
Il presente lavoro si inquadra nello sviluppo di un sistema di sicurezza attivo che prevede l'interazione con gli organi sterzanti di veicoli a due ruote in condizioni di emergenza. Tale dispositivo prende il nome di Motorcycle autonomous emergency steering (MAES). Per realizzare un dispositivo prototipale MAES pienamente operativo sul veicolo è stato necessario passare attraverso la...
La possibilità di aumentare le proprietà meccaniche dei materiali mediante l’utilizzo di compositi a fasi interpenetranti di natura biomimetica sta rappresentando una strategia promettente se si vuole migliorare la resistenza degli impianti ortopedici e migliorarne la biocompatibilità. Le ricerche su tali compositi si sono concentrate inizialmente su sistemi a base ceramica, e solo negli...
The agricultural sector is at the centre of an authentical technological revolution. In this context, digitalization is increasingly playing a predominant role in this sector. Indeed, progressively more vehicles and machineries are equipped with IoT devices with the aim to optimize the entire agricultural process within which the machinery is involved according to precision farming principles....
I biocompositi a matrice polimerica e fibre naturali stanno emergendo come materiali di grande interesse grazie alla loro versatilità applicativa e al potenziale ruolo di alternativa sostenibile ai compositi tradizionali. Tuttavia, tali biocompositi presentano alcune limitazioni, tra cui l'elevato assorbimento di umidità e la scarsa adesione fibra-matrice, che compromettono l’efficace...
Obiettivi
Questo lavoro si propone di analizzare le caratteristiche dinamiche di sistemi rotore-cuscinetti in presenza di difetti localizzati sulle piste interne ed esterne dei cuscinetti a rulli, con particolare attenzione alle applicazioni nel campo del condition based monitoring. L'obiettivo principale è avanzare lo sviluppo di un modello analitico in grado di riprodurre gli effetti...
I quadricicli a motore (categorie L6e/L7e) stanno acquisendo popolarità sul mercato e, sebbene vengano spesso percepiti come meno sicuri, è plausibile che sostituiscano gradualmente le automobili tradizionali negli scenari urbani.
Diventa pertanto prioritario disporre di strumenti in grado di valutare la sicurezza per gli occupanti durante questa fase di transizione, considerando che, data...
One of the most critical aspects of design for an analyst or designer is understanding the service loads that a system or component will experience. In a standard finite element (FE) analysis, the service load history is applied to the FE model to generate the corresponding history of stresses and strains, which are necessary for further evaluation. However, for components operating in complex...
Most of the railway lines in European countries are electrified, which makes railway transportation more eco-friendly when compared to road transportation. Nonetheless, while increasing running speeds and hauled loads could improve the attractiveness and competitiveness of the railway system for freight transportation, this brings several con-cerns in terms of running safety. It is well known...
L’integrazione di sistemi di controllo avanzati nei veicoli riveste un ruolo di primaria importanza [1], con particolare attenzione agli attuatori del sistema di sterzo e di frenata [2]. Tali sistemi risultano essenziali per il miglioramento delle prestazioni dinamiche del veicolo, del comfort e della loro sicurezza. Per permettere lo sviluppo, l’ integrazione e il testing di questi sistemi in...
L’attività di ricerca qui presentata propone un approccio semi-numerico per simulare il comportamento meccanico e i campi di tensioni in componenti in materiale composito, prodotti mediante deposizione di filamenti continui di fibra e matrice polimerica. L'approccio considera la morfologia del componente alla mesoscala, caratteristica della tecnologia di produzione basata su filamenti, e che...
Building on the work presented in [1], this study extends a fast stress retrieval method to long-fiber angle-ply laminates subjected to constant bending and torque moments. The fiber/matrix interface stress state is efficiently estimated using global deformation data obtained from a finite element analysis performed on a coarse model, potentially employing a homogenized material. Radial basis...
Industrial truck frames are frequently subjected to random, variable loads, which demands reliable methods for predicting and extending their service life. In this study, as a precursor to broader fatigue studies, a preliminary reliability test is undertaken to characterize these stochastic conditions using strain-gauge data and spectral analysis. The goal is to capture a wide range of...
Keywords: twin-disc; wear; tread braking; wheel-rail contact; railways; similitude model.
1. Objective
The wheel-rail contact represents the most critical aspect for the safe and reliable operation of railway vehicles. In particular, the wear process, caused by the rail-wheel interaction, modifies their profiles, negatively impacting the running performances and safety of the...
Il monitoraggio della salute strutturale delle macchine è un aspetto cruciale per garantirne l’affidabilità e l’operatività. In questo contesto, la conoscenza accurata del campo di spostamento e deformazione dell’intera geometria risulta fondamentale. Gli algoritmi di ricostruzione modale offrono un approccio efficace per ottenere tali informazioni a partire da misure discrete di spostamenti e...
In numerose attività lavorative e sportive l’avambraccio è soggetto a movimenti ripetitivi e spesso a urti dovuti a impatto a diversa velocità dell’utensile o dell’apparecchiatura impugnata con superfici di varia natura. L’azione dinamica si trasmette lungo la catena cinematica del braccio e produce danni a livello delle articolazioni, tra cui molto frequente è l’epicondilite laterale nota...
Le attività alpinistiche ed i lavori in sospensione su corda, sempre più diffusi nell'ambito dell'edilizia, sono intrinsecamente affetti da pericoli oggettivi. Il Centro Studi Materiali e Tecniche (CSMT) del Club Alpino Italiano (CAI) da parecchi decenni ha dato un contributo significativo e riconosciuto a livello internazionale nel miglioramento della sicurezza nello svolgimenti di tali...
Co-cured composite joints are highly prone to debonding and delamination due to the low through-thickness strength of layered composites and the high peel and shear stresses arising at the edges of the bonded interface. Several toughening strategies have been proposed to improve their fracture toughness. Among them, z-pinning, which consists of inserting thin fibrous or metal rods through the...
In un’ottica di riduzione del peso dei manufatti, in particolare in settori industriali come l'automotive e i trasporti, si fa sempre più ricorso ai concetti di multimaterial design, in cui le prestazioni dei componenti vengono ottimizzate tramite l'impiego di materiali differenti. In questo ambito, l’utilizzo dei materiali compositi è sempre più diffuso, spesso in combinazione con i metalli....
The damage tolerance approach enables the design of lightweight composite structures, provided that damage progression remains controlled throughout their operational life. However, the fatigue-driven growth of delaminations resulting from low-velocity impact (LVI) remains poorly understood. The prevailing no-growth design philosophy assumes that delaminations in the high-cycle fatigue regime...
The transition towards Nearly Zero Energy Buildings (NZEB) is a fundamental objective aligned with European Union sustainability goals, necessitating the integration of bio-inspired and fully recyclable materials in lightweight, energy-efficient construction elements. Traditional construction materials often suffer from high embodied energy, with concrete and steel contributing nearly 39% of...
La progettazione di veicoli di piccole dimensioni con powerunit ibride rappresenta una sfida complessa, in cui è fondamentale ottimizzare lo spazio disponibile, garantendo al contempo prestazioni e conformità ai vincoli normativi. Questo studio propone una metodologia per l’ibridizzazione di una monoposto da competizione, partendo dall’analisi dei volumi disponibili e dallo sviluppo di...
- Introduzione
Negli ultimi anni l’interesse verso l’ambito NVH e quello del comfort acustico è cresciuto significativamente, spinto dalla necessità di ridurre il rumore negli spazi abitativi, lavorativi e pubblici. L’interazione tra vibrazioni strutturali ed onde acustiche gioca un ruolo cruciale in molteplici applicazioni ingegneristiche, dalla progettazione di edifici e veicoli fino...
Abstract:
I simulatori di guida di tipo Hardware-in-the-Loop (HiL) sono validi strumenti di lavoro che permettono di supportare i tecnici durante molte delle fasi di sviluppo di una nuova vettura, assicurando efficienza e flessibilità nell’intero ciclo di vita del prodotto. Ciononostante, questi approcci non sono semplici da mettere in atto e, introducendo reali componenti all’interno della...
Keywords: AI-integrated method, time-frequency analysis, Statistical Process Control (SPC), Principal Component Analysis (PCA), Support Vector Machine (SVM).
Objectives: In modern automotive transmission manufacturing, increasingly stringent Noise, Vibration, and Harshness (NVH) requirements [1] demand high-precision finishing of heat-treated gears, typically achieved through grinding...
Architected materials represent a transformative advancement in material science, offering unprecedented control over mechanical properties by tailoring structural topology. These materials are poised to revolutionize industries where lightweight, high-strength, and damage-tolerant materials are essential, including aerospace, biomedical implants, and mechanical metamaterials. However, a...
In questo lavoro vengono presentati i risultati del progetto DECARBON, scalability grant nell’ambito del Centro nazionale per la Mobilità Sostenibile (MOST).
I materiali compositi rinforzati con fibre di carbonio (CFRP) sono candidati eccellenti per la progettazione di componenti automobilistici leggeri. Le attuali tecnologie di produzione si basano sullo stampaggio in autoclave o sulla...
Objective: This study evaluates the real-world environmental impact of electric vehicle (EV) usage in Italy, with a specific focus on the city of Florence. It aims to address existing gaps in Life Cycle Assessment (LCA) studies of the use phase, which often neglect dynamic conditions such as temperature variability, electricity grid mix composition, and traffic conditions.
Methodology: A...
Le pinze bipolari sono strumenti chirurgici utilizzati per l’elettrocoagulazione dei tessuti biologici durante interventi chirurgici in vari campi medici. Sono costituite da due elettrodi posti alle estremità dei loro rebbi, che, quando vengono chiusi, permettono il passaggio di una corrente elettrica ad alta frequenza, generando calore. La corrente elettrica è limitata ai punti di contatto...
Objectives
This study proposes a novel strain energy density-based approach to describe brittle fracture in ideal materials from the macroscale down to the atomic scale. The primary goal is to understand the limitations of classical continuum fracture mechanics, which fails at sizes of a few nanometers due to atomic discreteness. Using numerical simulations, the study investigates the...
Le tecnologie di Additive Manufacturing (AM) hanno compiuto significativi progressi, in particolare il Large Format Additive Manufacturing (LFAM), che sta attirando attenzione per la possibilità di realizzare componenti di grandi dimensioni e con geometrie complesse. Sebbene esistano alcuni studi sulla funzionalizzazione di parti AM prodotte tramite Fused Filament Fabrication (FFF) ed...
Carbon-based polymeric nanocomposites combine low-cost polymers with high-performance carbon nanostructures like carbon nanotubes, nanoplates, and graphene. The addition of small amounts of these nanofillers enhances the material’s electrical, thermal, and mechanical properties. However, achieving good dispersion and homogeneity of these nanofillers in the polymer is crucial for maximizing...
Objectives
This study aims to conduct a systematic literature review of the environmental impact of industrial applications using Rare Earth Elements (REEs) classified as Critical Raw Materials (CRMs) such as Neodymium alloys. These materials are essential components of permanent magnets used in Electrical Machines (EMs), e.g., automotive applications, wind turbine generators, and...
Additive manufacturing offers an exceptional opportunity to create complex geometries, enabling the production of lightweight components through cellular solids, which are not feasible with traditional manufacturing methods. Among these cellular solids, triply periodic minimal surfaces (TPMS) have garnered significant attention due to their unique properties. TPMS are intricate,...
La progettazione di sistemi meccanici porta sempre più spesso ad adottare materiali differenti per i singoli componenti al fine di ottimizzare le prestazioni. Una soluzione di recente diffusione per il collegamento di tali componenti, in particolare nel settore automotive, è l’adozione di giunti dissimili saldati ad arco, i quali in condizioni di servizio devono poter sopportare carichi...
In a world where population growth requires new agricultural machines and techniques to increase farming productivity, the amount of pollutant emissions from these machines is expected to grow as well to meet food demand. For this reason, agricultural machines need also to achieve better fuel efficiency in terms of emissions for unit of production. Electrification is currently one of the most...
Defining generic response loads for vibration fatigue analysis presents a significant challenge, particularly when the structure or excitation is not known a priori. This issue is critical in the development of advanced methodologies for damage assessment, where a well-defined representation of loads enables both improved training and robust testing strategies. Structural damage is...
L’Additive Manufacturing e in particolare la tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) è soggetto alla formazione di difetti tipici come keyhole porosity e lack of fusion, spesso causati da variazioni improvvise nei parametri di processo. La tomografia a raggi X rappresenta il metodo di controllo non distruttivo più efficace per la caratterizzazione di tali difetti, ma i suoi costi elevati e...
- Obiettivi
La produzione tramite manifattura additiva, in particolare la tecnica di fusione a letto di polvere, ha permesso negli ultimi anni la realizzazione di componenti metallici di forma complessa. Tra i vari materiali utilizzabili, l’Inconel 718 ha dimostrato una vasta impiegabilità grazie alle sue ottime proprietà di resistenza meccanica ed alla corrosione. Queste proprietà vengono...
Il calore specifico dissipato per ciclo Q (o dissipazione intrinseca) si è dimostrato un parametro utile quale indice del danneggiamento per fatica di provini in acciaio e può essere valutato rapidamente e semplicemente attraverso misure di temperatura del provino nel corso di una prova. L’approccio sperimentale basato su Q è stato validato per mezzo di un numero elevato di risultati...
Objective
The Oil & Gas industry represents a fundamental pillar of the global energy system, providing essential resources for various sectors. Its highly complex processes can interact with the environment at various stages, from extraction to refining, transportation, and final use. In a context where sustainability is becoming increasingly relevant, Life Cycle Assessment (LCA) is a...
L’impiego della tecnologia additive manufacturing (AM) con processo di fusione a letto di polvere tramite laser (LPBF) sta crescendo enormemente nell’attuale panorama industriale poiché offre la possibilità di realizzare geometrie molto complesse. Di contro, le stampanti LPBF sono tipicamente caratterizzate da volumi di stampa contenuti e questo ne rende difficile l’applicazione al caso di...
Nell’ambito della progettazione a fatica di giunzioni saldate tramite approcci locali, il metodo della tensione di picco (Peak Stress Method – PSM) consente una rapida stima dei fattori di intensificazione delle tensioni per intagli (NSIFs) attraverso analisi agli elementi finiti con mesh relativamente grossolane. Attraverso gli NSIFs, la densità di energia di deformazione, mediata in un...
Obiettivo
L’impiego di materiali con proprietà complementari è una strategia chiave per ottimizzare le prestazioni di componenti destinati ad applicazioni critiche. In questo studio, vengono analizzati componenti mono-materiale (AISI 316L e CoCrMo) e bi-materiale (CoCrMo-AISI 316L), prodotti mediante Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB). L’AISI 316L è largamente utilizzato per la sua eccellente...
Nitinol is a shape memory alloy exhibiting superelasticity above a defined transformation temperature. The ability to recover from high deformations of the order of 6-8 % has facilitated the development of collapsible/expandable cardiovascular medical devices. Post-deployment operative conditions of NiTi implants determines a predominant austenite phase within the implant structure, which...
In questo lavoro viene implementato un approccio del ciclo di vita per confrontare le prestazioni ambientali di tecnologie innovative come giunti dissimili giunti ibridi metallo-composito e componenti prodotti con tecnologia Additive Manufacturing (AM).
Lo studio fa parte di un progetto più ampio il cui obiettivo è sviluppare soluzioni che migliorino le prestazioni e la durata dei...
I compositi sandwich rappresentano una soluzione ingegneristica consolidata per applicazioni che richiedono un elevato rapporto resistenza/peso, trovando impiego in settori che spaziano dall’aeronautica all’automotive, fino al restauro conservativo. Tuttavia, le soluzioni tradizionali basate su core a nido d’ape o schiuma presentano limitazioni legate alla suscettibilità a fenomeni di...
This study explores the use of spectral methods for fatigue life assessment, considering the effects of material plasticity. While these methods are widely used for high-cycle fatigue in the linear elastic regime, their application to low-cycle fatigue remains more complex due to nonlinear material behaviour. By incorporating models such as Neuber’s rule and the Ramberg-Osgood formulation,...
This study introduces a novel non-destructive methodology based on step-heating laser thermography technique to evaluate the mechanical strength of dissimilar aluminium joints produced through probeless friction stir spot welding (P-FSSW). The proposed approach enables the quantitative analysis of the thermo-mechanically stirred region, distinguishing two different morphologies (ductile and...
La manifattura additiva è una nuova tecnica di produzione di materiali che combina diversi vantaggi tecnologici, come la capacità di costruire componenti di forma complessa in tempi relativamente brevi e utilizzando un processo relativamente circolare [1]. Tuttavia, ci sono ancora molte sfide da superare per quanto riguarda la valutazione dell'integrità strutturale e la caratterizzazione di...
I concetti di limite di fatica, secondo la meccanica classica, e di soglia di propagazione a fatica, secondo la meccanica della frattura, sono legati tra loro dalla cosiddetta curva R ciclica, che esprime la dipendenza della soglia di propagazione a fatica di cricche fisicamente corte dalla lunghezza di cricca stessa. Conoscere la curva R ciclica consente da un lato di migliorare la...
Nel contesto attuale, la sostenibilità rappresenta una sfida centrale per l'industria manifatturiera, chiamata a bilanciare innovazione, efficienza e riduzione dell'impatto ambientale. La transizione verso un modello produttivo circolare richiede la progettazione di macchinari in grado di estendere il proprio ciclo di vita attraverso strategie di rifabbricazione, preservando il livello di...
Adhesive bonded joints are increasingly used in contexts where lightweight and multi-material structures are needed, including aerospace and automotive. In light of this, a proper characterization of their durability is essential to satisfy the functional and safety requirements during their application. An issue possibly correlated with this need is related to the difficulty in experimentally...
Questo studio adotta un approccio quantitativo per rispondere in modo rigoroso a un quesito legittimo, spesso affrontato con risposte semplicistiche: è più sostenibile manutenere un’auto esistente o sostituirla con una nuova? Per rispondere a questa domanda, è stato sviluppato un modello comparativo di Life Cycle Assessment (LCA) che analizza due scenari: il primo in cui l’utente decide di...
Il lavoro di ricerca è stato condotto all’interno del progetto Scalabilty denominato ECO-FRIEND e ha visto la collaborazione di tre sedi universitarie più la partecipazione dell’azienda Stellantis.
L’obiettivo principale del progetto è stato quello di realizzare schiume sia rigide che flessibili bio-based per la realizzazione di componenti per interni automobilistici. In particolare,...
Il seguente articolo tratta la previsione numerica di resistenza al piede di giunti saldati con cordone ad angolo, nel caso si applichino carichi statici o affaticanti. In particolare, si pone come primo obiettivo la determinazione di un processo di analisi che possa essere applicato in larga scala a livello industriale su giunti di notevole complessità geometrica e di elevata numerosità, al...
L’interesse industriale e accademico per i materiali sostenibili è in continua crescita. Questi materiali sono progettati per ridurre l’uso di risorse non rinnovabili, limitare le emissioni di gas climalteranti (GHG) e risultare riciclabili o biodegradabili.
Tuttavia, per garantire un processo di progettazione realmente circolare e sostenibile, è fondamentale fornire ai progettisti parametri...
Laser powder bed fusion (LPBF) technology has now reached a significant level of commercial maturity, offering some of the most reliable solutions in the additive manufacturing (AM) field. Components are manufactured for sectors, such as automotive and aerospace, that require high performance levels as well as critical quality standards. However, AM processes introduce defects that result in...
Carbon-ceramic brake discs are widely used in high-performance and safety-critical applications due to their excellent thermal resistance, durability and braking efficiency. A crucial characteristic for high-performance brake discs is their ability to withstand the extreme temperatures generated during braking. Since braking converts kinetic energy into heat, understanding how this heat...
The automotive sector is currently facing intense regulatory demands to enhance the sustainability profile of new vehicles. Within this evolving framework, a great effort is currently devoted to the introduction of a series of innovations targeted at reducing the environmental impact of cars Life Cycle (LC), among which lightweight design is one of the most effective. This study develops a...
The aerospace industry's growing demand for lightweight and sustainable solutions is driving the increased adoption of thermoplastic matrix composites. These materials offer enhanced processability and recyclability, notably through advanced welding techniques like ultrasonic welding (USW). USW provides high-quality, repeatable joints, but its widespread aerospace implementation requires...
Negli ultimi decenni, la crescente diffusione dei dispositivi elettronici ha reso sempre più rilevante l’analisi dell'affidabilità dei componenti elettronici, specialmente in applicazioni critiche come il settore aerospaziale e automotive. Tra le principali cause di guasto, oltre ai carichi termici, vi sono le sollecitazioni meccaniche di tipo vibrazionale, che possono portare a fenomeni di...
La brasatura è un processo di giunzione efficiente ed economico per l'assemblaggio di componenti metallici. Questa tecnologia è ampiamente utilizzata in diversi settori industriali, tra cui quello automobilistico e quello energetico. Tra i principali vantaggi di questa tecnologia vi sono l’efficienza energetica, la versatilità e la possibilità di eseguire il processo in atmosfera controllata....
Keywords
Materials selection, Performance index, Life cycle approach, Environmental Impact, Design for environmental sustainability
Abstract
The need to strengthen the strategies for product life cycle optimization, which in principle are the most efficient for environmental protection in product design, requires interventions starting from the conception and design phases, in which a...
〖Carolina Schillaci〗^1, 〖Alberto Boschetto〗^2, 〖Luana Bottini〗^2, Niccolò Burattini2, Luca Cortese2, Gabriele Cortis2,〖Pietro Foti〗^1, 〖Daniela Pilone〗^1, 〖Filippo Berto〗^1
1Department of Chemical Engineering, Materials and Environment, La Sapienza University of Rome, Via Eudossiana 18, 00184, Rome, Italy
2 Department of Mechanical Engineering, Materials and Environment, La Sapienza...
Laser-based Powder Bed Fusion of Metals (LPBF) is an advanced additive manufacturing technology that enables the production of geometrically complex components using metallic alloys, such as AISI 316L steel. However, LPBF-processed materials typically exhibit higher porosity and microdefect densities compared to those produced by more traditional fabrication methods. Consequently, while static...
Negli ultimi anni sono stati sviluppati nuovi processi di produzione e tecniche di giunzione per ridurre il peso, migliorando al contempo la sostenibilità e la circolarità nella progettazione di componenti e strutture. In questo contesto, il monitoraggio delle strutture mediante tecniche non distruttive può fornire informazioni utili sulla presenza di difetti che possono compromettere la...
Il cold spray è una tecnica di deposizione allo stato solido di polveri metalliche che presenta diverse peculiarità che la rendono attrattiva in molte applicazioni di interesse tecnico.
Il cold spray consiste nell'accelerare le polveri metalliche attraverso un ugello convergente-divergente fino a velocità supersoniche, tali da indurre, una volta raggiunto il substrato su cui depositare le...
Most freight trains use a pneumatic braking system that does not ensure synchronised
braking between different wagons. This lack of synchronisation results in significant in-train
forces during emergency braking, which is sometimes triggered by the railway
infrastructure when certain speed thresholds are exceeded. The magnitude of these forces
depends on several factors, including train...
Additive Manufacturing (AM) empowers the creation of high-performance
cellular materials, underscoring the increasing need for programmable and
predictable energy absorption capabilities. This study evaluates the impact ofa precisely tuned fused filament fabrication (FFF) process on the energyabsorption and failure characteristics of 2D-thermoplastic lattice materialsthrough multiscale...
This study addresses, within the framework of fracture mechanics, the structural analysis of the DEMO divertor - a key component in fusion reactors - subjected to particularly severe loading conditions.
A global model of the divertor was developed using Finite Element Method (FEM) analysis, including all structural subcomponents. Thermal and Internal pressure load cases were considered. The...
In questo studio è stata condotta una caratterizzazione termo-meccanica di compositi rinforzati con fibre di basalto e matrice termoplastica a base di metilmetacrilato riciclabile, al fine di valutarne il potenziale per applicazioni strutturali. Le prove meccaniche quasi statiche hanno evidenziato proprietà meccaniche comparabili a quelle di compositi tradizionali con resine termoindurenti e...
Il presente lavoro di ricerca propone un metodo di prova non distruttiva (NDT) utilizzando la termografia a infrarossi per ispezionare tubi con fori e asole realizzati mediante elettroerosione e manifattura additiva. Infatti, una delle principali criticità nella progettazione di componenti come le palette di turbina è garantire un raffreddamento efficace delle superfici e un flusso in ingresso...
Integrated Framework for Design for Additive Manufacturing and Metrology: An Industrial Overview
Martina Malarco , Matteo Viti , Alessandro Abati , Stefano Gottardo, Luca Ammannato, Lokesh Chandrabalan
Abstract:
Over the last decade, there have been rapid developments in the metal additive manufacturing processes, particularly with respect to Powder Bed Fusion-Laser...
Le anisogrid lattice structures stanno suscitando un interesse crescente grazie alle loro eccezionali proprietà fisiche e meccaniche. L'impiego delle tecniche di produzione additive manufacturing permetto infatti la creazione di tali geometrie, caratterizzate da elevati rapporti resistenza/peso, che le rendono ideali per la realizzazione di componenti meccanici leggeri.
Lo studio oggetto...
La simulazione accurata delle manovre operative è fondamentale per migliorare la capacità predittiva dei modelli MultiBody di veicoli terrestri, in particolare nella stima dei carichi strutturali. Questo studio si concentra su un carrello elevatore prodotto da Toyota Material Handling Manufacturing Italia, analizzando l'affidabilità della simulazione di un’operazione critica: l’attraversamento...
L'industria aerospaziale sta attraversando una trasformazione significativa, passando dalle tradizionali leghe metalliche ai compositi in fibra di carbonio nella costruzione degli aeromobili. Questa transizione mira a migliorare le prestazioni e ridurre il peso, in risposta all’aumento dei costi del carburante e alle rigorose normative ambientali. Nonostante i loro vantaggi, i materiali...
Negli ultimi anni, i sistemi di assistenza alla guida (ADAS) si stanno diffondendo sempre più, con l'obiettivo di ridurre significativamente il numero di incidenti stradali e contribuire al raggiungimento del traguardo di zero vittime sulla strada entro il 2050, come stabilito dall'Unione Europea [1]. Tra le soluzioni ADAS, i sistemi L2 e L3 mostrano il maggiore potenziale nella prevenzione...
Analisi e confronto delle stime teoriche della curva ciclica
La conoscenza dettagliata del comportamento ciclico di un materiale è essenziale per la progettazione di componenti sottoposti a carichi affaticanti in campo elasto-plastico. A questo scopo, normalmente si fa riferimento alla curva ciclica, che esprime il legame tra ampiezza della tensione e ampiezza della deformazione in...
Tra il 2015 e il 2016 un consorzio costituito da differenti partner ha sviluppato un progetto di ricerca, denominato PERIMA, per la realizzazione di un prototipo di un palo telescopico per produzione eolica con ridotto impatto ambientale ed il relativo sistema di sollevamento per una turbina di potenza da 60 a 250 kW e un’altezza di 30 m. Un palo eolico telescopico, che si solleva e si abbassa...
Questo studio presenta un approccio di machine learning (ML) probabilistico per prevedere e migliorare le prestazioni a fatica dei componenti in SS316L prodotti tramite additive manufacturing (AM). Utilizzando come input i principali parametri di processo (PP), i trattamenti termici, i trattamenti superficiali e il volume di rischio, il modello sviluppato mira a fornire stime statistiche della...
Obiettivo:
Lo studio si propone di indagare il comportamento di frattura in strutture lattice basate su Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS) impiegando un approccio multiscala innovativo. L’obiettivo principale di questo lavoro è l’identificazione di un modello in grado di descrivere il meccanismo di nucleazione e propagazione del danno in una regione lattice, impiegando una geometria da...
L'impatto con volatili nella fase di volo a bassa quota è un evento comune che può compromettere l’integrità strutturale del velivolo e dunque la sicurezza del volo, rendendo necessaria la valutazione di tale evenienza a partire dalle prime fasi di progettazione. Tra i componenti maggiormente esposti figurano i bordi d’attacco delle ali, degli impennaggi, i parabrezza e i supporti dei motori...
Technological advances and the introduction of increasingly stringent emissions regulations have forced a major overhaul of traditional propulsion systems, making the operating conditions of internal combustion engines increasingly complex and difficult to manage. In this context, switching to engines powered by alternative fuels, such as hydrogen, is one of the most promising solutions to...
Direct Bonded Copper (DBC) substrates are a key component in power electronic devices, due to their ability to combine thermal, mechanical, and electrical properties in a single system. Usually made of ceramic materials such as aluminum oxide (Al2O3) or aluminum nitride (AlN), they offer high mechanical strength, electrical insulation and good thermal conductivity.
They are subjected to...
In this study, we focus on the modeling of vibro-acoustic phenomena [1], employing Isogeometric Analysis (IGA) and projection-based reduced-order models (PROM). The chosen numerical approach relies on the use of Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) to describe not only the geometry but also the unknown displacement and pressure fields, ensuring a more precise and efficient computational...
I metamateriali meccanici sono una classe di materiali strutturati il cui comportamento meccanico è controllato principalmente dalla geometria. Questi materiali hanno la capacità di esibire proprietà meccaniche peculiari, raramente riscontrabili in natura, come rigidezza negativa, contrazione termica e auxeticità. Il presente lavoro riguarda la progettazione di una classe di metamateriali...
Grazie alla loro configurazione strutturale avanzata, i metamateriali permettono di ottenere proprietà fisiche inusuali, impossibili da ritrovare nei materiali convenzionali. Possono fornire prestazioni strutturali, dissipare il calore, filtrare vibrazioni o accelerazioni sismiche e perturbare campi magnetici. Questa capacità deriva dalla progettazione mirata delle loro strutture fondamentali...
Keywords: tread braking; finite element; twin-disc; experimental tests.
1. Objective
During braking operations in railway vehicles, significant heat is generated as brake blocks press against the wheel tread, converting kinetic energy into thermal energy. This leads to increased temperatures in both the wheel and brake shoes. Additionally, the phenomenon known as “rail-chill”,...
I metamateriali meccanici sono materiali artificiali le cui proprietà meccaniche non dipendono dal materiale stesso con cui sono realizzati, ma dalla trama ripetitiva con la quale sono disposte le “celle” elementari di cui sono costituiti. In particolare, i metamateriali auxetici sono caratterizzati da un coefficiente di Poisson negativo: a differenza dei materiali “ordinari”, se sottoposti a...
Academia and industry have been shown in recent years an increasing interest in lattices realized through additive manufacturing (AM). Such architecture porous structures have a behaviour influence by various factors, including unit cell topology, base material, heat treatments, and relative density. In the present work, an experimental campaign regarding the compressive mechanical behaviour...
The automotive industry is experiencing a period of transition from traditional internal combustion engine (ICE) vehicles to electric vehicles (EVs). Although electric machines have always been used in many applications, this new scope of application has brought new challenges to face. One of the main difficulties encountered when designing an electric motor is determining an optimal trade-off...
The components of a tokamak nuclear fusion reactor operate under extreme conditions, facing intense electromagnetic loads, high temperatures, and neutron irradiation.
In this context, the DEMO Divertor is the in-vessel component subject to the most demanding requirements. Specifically, the Divertor comprises multiple substructures directly exposed to the plasma inside the reactor’s vacuum...
Origami-based structures—structures that are inspired by Japanese ancient art of folding uncut sheets of paper—have shifted from art to engineering design for recent decades.
Owing to their unique characteristics and mechanical properties, folded structures and origami architecture recently gained a lot of interest in broad fields of application focus-ing on space exploration, medical...
Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) cellular structures have been widely employed in various engineering applications to reduce component weight while maintaining mechanical performance. Unlike truss-based lattice structures, TPMS allow for a homogeneous redistribution of stress, thus reducing the risk of localised yielding and fracture. Despite extensive research on cellular solids, their...
In recent years, active suspensions have seen a substantial growth in the automotive sector. This trend is aligned with vehicle electrification and the increasingly stringent requirements for passenger comfort and safety. Among the possible solutions, electromagnetic ones are preferred, as they integrate an electric machine that can be easily controlled to attain a desired output force. In...
L’inquinamento ambientale causato dai veicoli a combustibili fossili è un problema sempre più rilevante, che contribuisce al riscaldamento globale e alla riduzione della qualità dell’aria, con effetti negativi sulla salute, in particolare quella respiratoria. In questo contesto, le biciclette rappresentano un’alternativa sostenibile, ma lo sforzo fisico richiesto può disincentivarne l’uso. Le...
The structural use of thin glass represents a recent and groundbreaking development in architecture and engineering. Originally developed for consumer electronics, chemically strengthened glass with a thickness of the order of 1 mm is now being explored for applications in adaptive façades and kinetic building envelopes. This has driven the need for accurate mechanical characterization under...
The commercial vehicles actually on the market lack general efficiency, in particular if the battery electric vehicles are considered. The main weaknesses are in weight efficiency, because their batteries reduce the available payload, in their volume efficiency, because their cargo volume is not fully exploited, and in the overall energy efficiency. One of the missions of these vehicles is,...
I metamateriali auxetici sono materiali ingegnerizzati che trovano ampia applicazione nella progettazione di impianti ortopedici in stampa 3D. Tali strutture si distinguono per le loro peculiari proprietà meccaniche, tra cui un valore del coefficiente di Poisson negativo. Nel caso di architetture auxetiche con unità poligonali semi-rigide, la letteratura presenta solo due configurazioni...
Additive manufacturing technology has been rapidly evolving in recent years, leading to a paradigm shift in material design, particularly for metamaterials. In this work, metamaterials with spinodoid topologies are investigated. These topologies are derived from the physics of spinodal decomposition process, which results in a bicontinuous (two-phase) structure. Since spinodal decomposition is...
In various industrial sectors—such as automotive, aerospace, and robotics—there is an increasing demand to reduce energy consumption and, consequently, limit CO₂ emissions. One effective strategy to achieve this goal involves the use of a combination of lightweight materials, such as polymers, composites, and metals, to create structurally efficient designs that minimize weight. However, this...
Le tecnologie di Additive Manufacturing (AM), come la Fused Filament Fabrication (FFF), hanno fatto significativi progressi negli ultimi anni. Esse permettono di produrre componenti polimerici per molteplici scopi, dall’uso quotidiano alle applicazioni ingegneristiche più avanzate. La tecnica FFF, grazie alla sua capacità di produrre oggetti con una grande varietà di materiali termoplastici e...
Many engineering applications require that structural metals operate under very high temperatures, causing remarkable changes in the mechanical response compared to room temperature. In this study, thermal softening is investigated with reference to A270 stainless steel, building upon previous work where the investigation was limited to 300 °C, while the present experimental campaign extends...
Introduzione
La penetrazione della mobilità elettrica in aree urbane richiede soluzioni che bilancino accessibilità, sicurezza e flessibilità di utilizzo. Tuttavia, l’elevato costo iniziale e il generale oversizing delle batterie impattano negativamente sull’adozione di massa dei veicoli elettrici, specialmente per usi a corto raggio. In risposta a tali criticità, questo lavoro presenta...
The use of 3D-printed sensors integrated into structures manufactured through additive manufacturing opens up new possibilities for accurate and real-time monitoring of physical quantities that vary over time, even in locations that are difficult to reach with traditional sensors. However, to ensure reliable, repeatable, and accurate measurements, it is essential to optimize both the printing...
Le strutture meccanicamente bistabili, ossia caratterizzate da due differenti configurazioni di equilibrio separate tra loro da una certa barriera energetica, hanno recentemente trovato una crescente diffusione in vari ambiti ingegneristici: da materiali shape-morphing, soft robots, a strutture aerospaziali che sfruttano l’energia elastica per cambiare la propria configurazione.
Il seguente...
L'integrazione dei Sistemi Avanzati di Assistenza alla Guida (ADAS) con le Strategie di Gestione dell'Energia (EMS) rappresenta un ambito di ricerca emergente per i moderni veicoli ibridi elettrificati (HEVs). All'interno di questa categoria, i veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEVs) che incorporano una batteria ad alta tensione (HV) e una cella a combustibile (FC) costituiscono un...
Negli ultimi decenni, la diffusione delle tecniche di acquisizione digitale nel campo dei beni culturali ha offerto numerosi vantaggi. Questo studio presenta un tema del tutto originale riguardante l'identificazione, la classificazione e la descrizione delle impronte d'impatto generate dai lanciatori di pietre (balliste) e dai lanciatori di dardi (scorpioni o catapulte romane) e rinvenute in...
Questo lavoro presenta una nuova metodologia per l'ottimizzazione dei parametri di post-processo relativi alla tecnica d'indagine non distruttiva basata su tomografia computerizzata a raggi-X (TC) utilizzata per caratterizzare i difetti nei materiali metallici. L'obiettivo di questa nuova procedura è quello di correggere l'errore sistematico che caratterizza la ricostruzione dei difetti e...
Le prove di trazione uniassiale sono comunemente utilizzate per caratterizzare il comportamento elasto-plastico dei materiali. In particolare, nei test eseguiti su metalli duttili, si verifica frequentemente l’insorgere della strizione e, a causa di questa condizione di instabilità, la deformazione si concentra in una porzione limitata del provino. Da questo momento in poi, vengono meno le...
Il rischio biologico associato alle ferite accidentali da ago rappresenta un grave pericolo per gli operatori sanitari. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, nel 2003 si sono verificati circa 3 milioni di casi di ferite accidentali che hanno portato a nuovi casi di epatite B, epatite C e HIV. Per ridurre tali rischi, è fondamentale sviluppare dispositivi di sicurezza avanzati.
In...
L’industria automotive sta subendo una vera e propria rivoluzione che porta a dover affrontare sempre più in dettaglio ogni aspetto della progettazione di veicoli e sistemi. Tra questi, i produttori di pneumatici da un lato e di manti stradali dall’altro sono sempre più interessati alla caratterizzazione dei loro prodotti in scenari realistici e in differenti condizioni operative e ambientali....
Tools for surface finishing of stones, tiles, and advanced ceramic-based components consist of ceramic-polymer blends. Such tools are made via two main production steps: the compaction of the blend and then, the hot die pressing of the compact blend, also known as the green body. Due to the poor intrinsic strength of the green body, its manipulation is critical. Even small loads applied to...
Viene proposto un metodo di ottimizzazione topologica per il design di componenti da produrre tramite Additive Manufacturing (AM), che bilancia prestazioni strutturali e costi di produzione. Gli strati esterni di un componente realizzato con AM richiedono precisione elevata e quindi velocità di scansione ridotte. Pertanto, ridurre l'area superficiale diminuisce il tempo di stampa, abbattendo...
Il mercato dei veicoli a pedalata assistita è in continua crescita e comprende veicoli a due, a tre e persino a quattro ruote, soddisfando quindi non solo esigenze di mobilità personale ma anche di trasporto persone e merci in ambienti urbani. L'attività qui illustrata è parte di un più ampio progetto di progettazione, realizzazione e sperimentazione di veicoli a pedalata assistita che...
The following work is focused on the design and construction of an innovative testing ring aimed at performing detailed mechanical characterization of different materials under multiaxial load states. The objective is to overcome the limitations of traditional testing devices, which often fail to accurately replicate the complex stress states to which materials are subjected in real-world...
Obiettivo
L'indentazione sferica strumentata consente potenzialmente di determinare in modo non distruttivo le proprietà meccaniche dei materiali perché offre vantaggi significativi sia per ricerche in ambito accademico e sia per il controllo di qualità in ambito industriale. Il problema inverso associato all’indentazione consiste nel ricavare la legge tensione-deformazione del materiale...
In recent years, the increasing adoption of natural fiber-reinforced composites for sustainability has impacted many industrial sectors, including the automotive industry. However, achieving the required structural performance presents challenges when relying solely on natural fiber composites due to their lower mechanical properties, reduced durability, and limited compatibility with...
This study presents a novel computational framework designed to generate and analyse advanced lattice structures for impact protection. The framework offers a dual approach by enabling the creation of both deterministic lattices, through periodic unit cell replication, and stochastic lattices using a Voronoi–Delaunay based procedure. It further integrates a hybrid 1D-3D modelling technique...
L'analisi a fatica di componenti soggetti a carichi multiassiali è un aspetto di grande rilevanza nella progettazione e nella valutazione della durabilità dei componenti strutturali in diversi settori dell'ingegneria, come quelli automobilistico, aerospaziale e ferroviario. Tra i metodi utilizzati per la stima della vita a fatica, gli approcci basati sul piano critico (Critical Plane -CP), e...
Nel corso della loro vita, i componenti strutturali realizzati in materiale composito sono quasi sempre caratterizzati da una progressiva perdita di rigidezza, principalmente causata dall’innesco e propagazione di molteplici cricche al loro interno. Tale calo di rigidezza può rischiare di compromettere il corretto funzionamento del componente stesso, e di portare a condizioni di lavoro non...
- Obiettivi
Negli ultimi anni, la domanda di componenti con peso ridotto e notevoli proprietà meccaniche in termini di resistenza e rigidezza è rapidamente aumentata. In questo senso, le strutture cellulari possono rappresentare un’alternativa valida ai classici componenti massivi. Nei contesti aerospaziale e biomedicale, la possibilità di produrre componenti con strutture cellulari è stata...
La manifattura additiva (AM) consente la realizzazione di componenti meccanici con geometrie complesse, offrendo vantaggi significativi, soprattutto nelle applicazioni che necessitano di alleggerimento. Tuttavia, le condizioni superficiali e la presenza di difetti interni risultanti dal processo possono compromettere la resistenza a fatica. Questo studio si concentra sulla stima del limite a...
Ensuring the structural integrity of aircraft flaperons is crucial for flight safety and performance. To enable continuous monitoring and early damage detection, Structural Health Monitoring (SHM) systems have become indispensable in aerospace applications. This study focuses on detecting and localizing barely visible damages (BVDs) on the slightly curved surface of a flaperon demonstrator,...
Dynamic experiments within the strain rate range of approximately104 s-1 are mostly performed using the Taylor test, where material specimens, launched by a gas gun, impact a rigid surface and provide information about the mechanical response of the tested material through their initial speed and deformed shape after impact. Fast video recordings and force measurements might make it possible...
Additive manufacturing has represented an important turning point in design and production of mechanical components, enabling the rapid creation of prototypes and finished products with varying degrees of complexity. Lattice structures are intricate, repeating patterns of interconnected struts or nodes, often used in engineering and manufacturing to achieve lightweight yet strong designs....
Negli ultimi anni, le strutture sandwich hanno suscitato crescente interesse nel settore industriale grazie alle loro caratteristiche di leggerezza, resistenza e capacità di assorbire energia. In particolare, i pannelli sandwich con core in honeycomb di alluminio trovano ampia applicazione nell’industria dei trasporti e delle costruzioni, che richiedono materiali ad alte prestazioni e...
Il Peak Stress Method (PSM) consiste in un approccio locale che, a partire dalle tensioni di picco lineari elastiche calcolate al piede e alla radice del cordone di saldatura mediante modelli a elementi finiti solidi 2D e 3D caratterizzati da mesh relativamente grossolane, consente di definire una grandezza di progetto nota come tensione equivalente di picco per stimare rapidamente la vita a...
La testa di biella di un motore navale è caratterizzata da variazioni geometriche che generano effetti d’intaglio di diversa severità, inoltre, può essere indebolita dalla presenza di difetti interni al materiale dovuti al processo produttivo. Tale componente è soggetto tipicamente a stati di tensione locali multiassiali dovuti alle condizioni di esercizio. Nel presente lavoro è stato studiato...
Sheet metals are used in many industrial applications because of their formability and lightness, whereas advanced structural applications would also benefit from the maximization of two opposite features such as high resistance and high ductility (energy absorption). Due to the technological processes involved in the manufacturing of these materials, they often exhibit an anisotropic...
Radial Basis Functions (RBFs), since their inception in the 1960s, have emerged as a key tool for digital engineering applications. As interpolators in multi-dimensional spaces, RBFs play a crucial role both in generic data science problems and in 3D space manipulation. Their ability to represent large 3D datasets in a mesh-free manner has established them as the standard approach for data...
Questo studio fornisce un’ampia panoramica sulla resistenza a fatica di giunzioni ibride acciaio-alluminio realizzate con rivetti autoperforanti (SPR) e adesivo. L’impiego di tali giunzioni permette di unire materiali che non possono essere uniti con i processi tradizionali di saldatura, offrendo la possibilità di sviluppare strutture ottimizzate dal punto di vista del peso...
Le crescenti esigenze di riduzione delle emissioni di carbonio impongono la necessità di sviluppare strutture più leggere ed efficienti nei settori automobilistico, ferroviario, aeronautico e, in generale, nel campo dei trasporti. Queste esigenze spingono verso la personalizzazione dei materiali utilizzati, con un maggiore ricorso ai concetti di progettazione multimateriale. In questo...
Garantire l’integrità strutturale di componenti intagliati e saldati sottoposti a carichi complessi rappresenta una sfida cruciale nell’analisi a fatica. I metodi tradizionali basati sul piano critico, pur efficaci nel prevedere l’innesco di cricche, possono risultare computazionalmente onerosi in presenza di geometrie complesse o di molteplici punti critici. In questo lavoro si propone...
Modern industrial applications require cast iron to operate ever closer to their mechanical limits thus cast irons with enhanced mechanical properties are required. Solid solution-strengthened ferritic ductile iron (SSFDI) proposes as a solution to this need, exhibiting superior thermomechanical properties compared to conventional ductile cast iron such as strength, hardness and toughness....
L'addestramento di algoritmi per la diagnosi intelligente dei guasti richiede una elevata quantità di dati che può risultare complicato reperire soprattutto in sistemi complessi quali i cuscinetti volventi di sistemi industriali rotanti quando soggetti a difettosità localizzate nelle piste di rotolamento. La creazione di grandi dataset da sistemi reali è spesso laborioso e costoso, in quanto...
I componenti strutturali in materiale composito, sottoposti a carichi ciclici, presentano una degradazione delle proprietà meccaniche a causa dell’insorgenza e dell’evoluzione di vari meccanismi di danno, come cricche off-axis, delaminazioni e rottura di fibre. Recenti progressi nelle nanotecnologie hanno portato all'adozione di una soluzione innovativa per il monitoraggio strutturale dei...
This study examines the recovery of mechanical properties (flexural and compressive) of the novel intrinsically healing fibre-reinforced polymer composites. These self-healing composites are prepared from a blend of thermoset resins with self-healing properties and high-strength carbon fibres. The composites are subjected to different levels of unstable damage to their polymer matrix. Then...
Rotating machinery is essential in industrial applications, where early fault detection is critical to prevent catastrophic failures. Shafts are mainly vulnerable to imbalances and cracks, these last ones pose a sever risk as they can lead to sudden failure if not identified during their early stages. Cracks induce progressive stiffness reduction, altering the system’s mechanical properties...
The numerical modelling of structures subjected to blast loads presents significant challenges, primarily due to fluid-structure interaction (FSI) effects. When a blast wave impacts a structure, it induces a sudden pressure increase followed by a gradual decay. The structural response, in turn, modifies the applied blast load, creating a mutual interaction that increases the computational cost...
Lava flows are the most common volcanic feature on Earth. Lava tube formation is one of the main mechanisms for lava flow propagation. Mt. Vesuvio was characterized by the emplacement of voluminous lava flow deposits, in some cases accompanied by the formation of lava tubes. The high urbanization in the proximity of the volcano implies a deep understanding of the condition responsible for the...
When metals undergo plastic deformation, some of the plastic work is stored in the material as defects, while the rest is dissipated as heat. In thermomechanics, the fraction of plastic work converted into heat is referred to as the Taylor-Quinney coefficient (TQC). At high strain rates, temperature increases in the material and can significantly influence its mechanical behavior. Therefore,...
La crescente domanda di componenti ad alte prestazioni, leggeri e durevoli, in settori quali l’aerospazio, l'industria automobilistica e quella energetica, ha favorito lo sviluppo e la sperimentazione di compositi termoindurenti e termoplastici. All'interno di questo contesto è stato analizzato il comportamento meccanico statico e a fatica di un materiale termoindurente e di due compositi...
Il Cold Spray è una tecnica di deposizione allo stato solido che accelera particelle metalliche a velocità supersoniche tramite un ugello convergente-divergente. L’adesione delle particelle al substrato avviene grazie all’elevata energia cinetica acquisita superando la velocità critica del materiale impiegato. La scelta ottimale dei parametri di processo — fondamentali per garantire velocità e...
L’obiettivo del lavoro è stato lo studio del comportamento visco-plastico e l’evoluzione del danneggiamento di lamiere in acciaio utilizzate in applicazioni di crash ferroviario.
L’indagine è stata svolta effettuando vari test a diverse velocità di deformazione, combinando prove quasi-statiche e dinamiche, eseguite con una macchina di prova universale e una Split Hopkinson Bar (SHB)....
The accurate estimation of ship motions, acting forces, and stress states is crucial for the structural integrity and operational efficiency of container ships navigating in ocean waves. This study presents a numerical investigation of the hydrodynamic response of a container ship subjected to varying wave conditions, including different wave frequencies, directions, and ship cruising...
Lithium-ion battery packs in agricultural work machinery currently lack dedicated regulatory standards, in contrast to battery electric passenger cars, where regulations define specific structural and functional safety requirements. This study aims to evaluate, through a finite element method (FEM) structural model, whether the battery pack—developed by our research group in collaboration with...
Enhancing the long-term reliability and durability of solid oxide fuel cells (SOFCs) is crucial for meeting the high-performance standards required in modern applications. Achieving this goal necessitates high-resolution modelling that accurately captures the critical phenomena affecting cell operation. The long-term performance of SOFCs can be significantly impacted by degradation processes...
This work explores the evolution of fracture simulation methods, starting from the classical J-integral approach and advancing toward modern techniques based on phase-field formulation and deep neural networks. The traditional model relies on explicitly meshing the crack, providing a solid theoretical foundation but often suffering from high computational costs and limitations in handling...
Per ridurre il rischio di eiezione di oggetti da macchine verso gli operatori, vengono comunemente impiegate finestrature in policarbonato, quando sussiste la necessità di osservazione della lavorazione. Le normative che danno la presunzione di conformità per la Direttiva Macchine stabiliscono lo spessore del pannello da utilizzare in relazione all’energia cinetica massima che può essere...
Structured fabrics, such as traditional knitted sheets or chain mail armors, typically exhibit low bending stiffness under ambient pressure. However, recent studies have shown that applying even a small confinement pressure (approximately 93 kPa) can increase their stiffness by more than 25 times compared to their relaxed state. This remarkable property paves the way for the development of...
Fatigue under multiaxial loads has been studied in a very large number of research publications; the present work is focused on biaxial fatigue behavior of constant amplitude loading on 30NiCrV12 steel circular specimens, a class of high-strength steel widely with good performance in terms of strength, toughness and ductility, used in power train shafts, train applications and military...
Durante il Dynamic Tensile Extrusion (DTE) test, il campione viene estruso dinamicamente, con una deformazione significativa che supera il 500%, alte velocità di deformazione (1E5 – 1E6 /s) e un significativo incremento di temperatura a causa del riscaldamento adiabatico. Queste condizioni potrebbero promuovere significative evoluzioni microstrutturali, quali la ricristallizzazione dinamica...
Le batterie Li-Po (Lithium-Polymer) e i supercondensatori ibridi (HSC, Hybrid Super Capacitors) trovano impiego crescente in molteplici applicazioni, grazie alle loro elevate prestazioni e alla capacità di fornire potenza. In particolare, le celle in formato pouch, caratterizzate da un involucro flessibile e compatto, offrono vantaggi significativi per il monitoraggio tramite ultrasuoni: la...
I giunti bimateriale sono strutture composte da due materiali differenti collegati attraverso specifici processi tecnologici, al fine di combinare le proprietà di entrambi i materiali e migliorare le prestazioni meccaniche del sistema. Una delle tecniche più avanzate per la realizzazione di tali giunti è la saldatura ad esplosione, che permette di ottenere una connessione metallurgica tra...
Obiettivo
Questo studio esplora l’applicabilità delle tecniche di Digital Image Correlation (DIC) per la misurazione di tensioni residue non uniformi mediante il metodo del foro incrementale. In particolare, vengono analizzate le tensioni residue generate da un trattamento di rullatura su provini in alluminio 7075-T6, caratterizzate da forti gradienti in profondità. L’obiettivo è valutare la...
Lo scopo del lavoro è quello di presentare un nuovo modello di interazione creep-fatica ed il relativo modello costitutivo basato sulla meccanica del danno per un acciaio martensitico resistente alle elevate temperature. Nell’ambito delle turbomacchine l’interazione creep-fatica è una tipica modalità di cedimento sia per i componenti rotanti che per quelli statorici e attualmente gli standard...
La comprensione dei meccanismi di drag viscoso e fononico sulla resistenza dei materiali è essenziale per modellarne il comportamento in condizioni di elevate velocità di deformazione. Un approccio sperimentale per investigare tali effetti è l'instabilità di Richtmyer-Meshkov (RMI) indotta da onde d'urto su interfacce solide. Tradizionalmente, l'RMI viene studiata introducendo sulla superficie...
The wall damage of a chemical thruster for orbital positioning of small satellites is assessed using computational fluid dynamics (CFD) and structural (FEM) models. A CFD analysis with a 3D model of the thruster is used to simulate the combustion of a liquid mixture of propylene (C3H6) and nitrogen dioxide (N2O) and to calculate the spatial-temporal temperature distribution inside the thruster...
Underwater explosions (UNDEX) generate shock waves and bubble oscillations that propagate through marine structures, inducing vibrations that can compromise the performance and reliability of onboard equipment. In shallow waters or near the seafloor, wave reflections play a crucial role in altering the intensity and frequency content of the transmitted loads, affecting the structural response...
In un lavoro precedente, giunti saldati in acciaio utilizzati in veicoli fuoristrada, costituiti da un tubo inserito in una piastra mediante quattro cordoni di saldatura a tratti, sono stati sottoposti a prove di fatica uniassiale. Sono state considerate due diverse configurazioni di giunto saldato: una con le saldature allineate (giunti longitudinali) e l'altra con le saldature perpendicolari...
Obiettivo
Gli errori riscontrati nelle misurazioni delle tensioni residue mediante il metodo del foro sono comunemente classificati in left errors e right errors, a seconda che influenzino prevalentemente la matrice di calibrazione o le letture delle deformazioni, rispettivamente. I left errors derivano principalmente da fattori quali imprecisioni nell'eccentricità e nella...
I geopolimeri sono una nuova tipologia di materiali ceramici che stanno suscitando un crescente interesse da parte della comunità scientifica grazie alle loro proprietà meccaniche, di resistenza chimica e al calore. Questi tipi di materiali sono tipicamente ottenuti mediante attivazione alcalina di materiali naturali attivati termicamente, ad esempio il metacaolino. Inoltre, i geopolimeri...
Rolling and sliding of an adhesive cylinder over a viscoelastic soft polymeric substrate is of primary importance in tribology. In particular, despite nearly a century of basic laboratory experiments and theories, rubber friction is still a debated topic not well understood. On the other hand, the seminal experiments by Grosch [1] demonstrated a relation between friction and the viscoelastic...
Il presente contributo introduce una procedura per ricostruire in fase di post-elaborazione la distribuzione delle tensioni trattive interlaminari (ILTS) in un laminato a grande curvatura discretizzato tramite i consueti elementi finiti quadrilateri a quattro nodi CQUAD4, con formulazione bilineare alla Mindlin localmente piana.
Tale procedura si basa sull'utilizzo di un sottomodello FEM per...
La ricristallizzazione dinamica (DRX) gioca un ruolo chiave nel comportamento meccanico dei metalli sottoposti a deformazione plastica ad alta temperatura. L’obiettivo di questo lavoro è proporre un modello costitutivo in grado di descrivere la DRX nel rame puro alla scala del continuo, mantenendo un forte legame con i meccanismi fisici che governano il processo.
Il modello introduce una...
Abstract
Durante le operazioni ferroviarie, i freni a ceppi generano elevate temperature nelle ruote a causa della conversione dell’energia cinetica in termica. La rotazione della ruota porta la sua parte calda a contatto con la rotaia fredda, causando un rapido raffreddamento della ruota e un riscaldamento della rotaia. Questo fenomeno è noto nella letteratura scientifica internazionale come...
This paper presents an experimental study on the behavior of an insulated rail joint subjected to varying bolt preload conditions. The primary aim of the research is to assess the influence of different preload levels on the joint's mechanical performance, including its stiffness.
Tests were conducted using a series of standardized loading protocols to simulate real-world operating...
La realizzazione di strutture leggere ma resistenti rappresenta una sfida cruciale nella progettazione meccanica, specialmente nel settore dei trasporti, dove la riduzione del peso porta a un miglioramento dell’efficienza e delle prestazioni. Questo studio propone una nuova metodologia di ottimizzazione topologica che integra strutture a reticolo di tipo gyroid a densità variabile in base alla...
L’impiego di materiali compositi nelle applicazioni aerospaziali pone una sfida significativa in termini di suscettibilità ai carichi d'impatto. Per affrontare questo problema, sono stati sviluppati diversi sistemi di monitoraggio della salute strutturale (SHM) al fine di rilevare gli impatti e monitorare l'integrità strutturale del laminato. Tuttavia, queste tecniche generalmente richiedono...
I danneggiamenti al contatto ruota-rotaia sono molteplici così come le cause che li determinano. Le caratteristiche del binario e dei veicoli che su di esso circolano dovrebbero essere opportunamente progettate in modo da ottimizzarne l’interazione ruota-rotaia. Quando invece il coordinamento tra i due sistemi, anche se pienamente rispondenti alle normative, viene meno, spesso si riscontrano...
La termografia attiva è una tecnica ben consolidata per il controllo strutturale di componenti e strutture. Lo studio della risposta termica superficiale, congiunta all'adozione, da parte di un operatore esperto di opportuni criteri di soglia specifici per l'applicazione, permette l'identificazione accurata dei difetti superficiali e subsuperficiali. La caratterizzazione di tali difetti, in...
L’obiettivo del lavoro è la determinazione sperimentale e lo studio della propagazione dello snervamento in provini intagliati che producono uno stato di tensione multiassiale. In questo modo è possibile caratterizzare direttamente una porzione della superficie di snervamento senza fare ricorso a nessun tipo di modello teorico.
Come metodologia si è usato un doppio set-up in cui, da un lato...
Obiettivi
In questo studio viene simulato il processo di formatura di un cerchione automobilistico in acciaio mediante il metodo agli elementi finiti (FEM). Per ciascuna fase del processo, sono state eseguite misurazioni sperimentali sui provini. L'obiettivo principale è valutare le tensioni residue generate dalla formatura, confrontando i risultati delle simulazioni con i dati...
Sloshing in aerospace cryogenic tanks generates dynamic loads that can significantly impact vehicle stability and control, with effects strongly dependent on the fluid-filling ratio. Traditional anti-sloshing strategies, such as fixed baffles, often fail to provide uniform damping across varying liquid volumes. This study is aimed at developing a design methodology for more effective...
Surface adhesion is a key material property in several engineering applications. In the past decades, many efforts have been made in mimicking nature to achieve outstanding adhesion performances. A well-known example is given by geckos, which are able to climb walls at a pace of up to 0.8 m/s thanks to the hierarchical structure of their feet, that allows them to quickly (in the order of tens...
Adhesively bonded joints are a promising alternative to mechanical fastening but are prone to sudden catastrophic failure. Several methods have been developed for the toughening of bonded joints, such as surface pre-treatments, grading of the adhesive properties and structured interfaces among others.
In this work, we studied a Representative Volume Element (RVE) of a metal-composite...
This work investigates the influence of center positioning in Radial Basis Function (RBF) collocation methods for solving two-dimensional structural problems. The study enforces equilibrium using the indefinite equations approach and evaluates different center distributions to assess their impact on solution accuracy and stability. The numerical results are compared against Finite Element...
Dal lavoro pioneristico di Hertz del 1882, la meccanica del contatto si è tradizionalmente fondata sull’elasticità lineare, assumendo "piccoli" sforzi e deformazioni. Tuttavia, esperimenti recenti hanno evidenziato chiaramente i limiti di questo approccio nel descrivere il contatto di materiali come gomme ed elastomeri, in particolare durante lo scorrimento con attrito, dove le non-linearità...
In presenza di deformazioni viscoplastiche, i meccanismi di danneggiamento e la velocità con cui esso si accumula sono fortemente dipendenti dall’intensità delle tensioni. Nella valutazione dell’integrità strutturale dei componenti meccanici che operano in condizioni di creep, la descrizione precisa dei campi tensionali e della loro entità è quindi fondamentale. Per il problema degli intagli...
La necessità di affrontare la sfida della transizione energetica attraverso l'introduzione di cicli avanzati che utilizzano anidride carbonica supercritica ha determinato nuove sfide nella modellazione del comportamento meccanico dei materiali. La previsione dettagliata della durata effettiva degli espansori utilizzati in questo tipo di impianti vede combinarsi al danneggiamento da creep e da...
Power electronics devices have become increasingly relevant in modern engineering applications, playing a crucial role in enhancing energy efficiency, control precision, and system reliability across various industries. Modern power electronics packages for automotive applications are required to withstand severe temperature gradients, due to their significant specific power and the consequent...
Keywords: Shape Memory Alloys; NiTi; Finite State Machine; Actuators; Electro-Thermo-Mechanical Modeling; Hysteresis
Objectives
This work proposes an innovative one-dimensional multi-physics model for shape memory alloy (SMA) wire actuators, focused on efficiently modeling the electro-thermo-mechanical coupling and hysteretic behavior. The main objective is to integrate a constitutive model...
The efficiency, performance, emissions and durability of gas turbines are directly influenced by the integrity of critical combustion chambers components. These components operate under extreme conditions of high temperature and mechanical stresses. Making effective inspection is essential for guarantying performance and preventing failures. Due to complex geometries and the differences...
Negli ultimi anni, i materiali compositi hanno acquisito un ruolo cruciale in settori avanzati come l'automotive, l'aerospace e l'energia eolica, grazie alle loro eccellenti proprietà meccaniche specifiche. Tuttavia, i componenti strutturali in materiale composito, soggetti a carichi variabili nel tempo, sono caratterizzati da una progressiva degradazione delle performance meccaniche a causa...
Il poli-etere-chetone-chetone (PEKK) è un polimero termoplastico ad alte prestazioni, appartenente alla famiglia dei poli-aril-eter-chetoni (PAEK). Esso ha trovato le prime applicazioni nel settore aerospaziale date le eccellenti proprietà meccaniche e termiche unite a una bassa densità. Nel settore biomedicale l’interesse per il PEKK è cresciuto in tempi recenti grazie alla sua buona...
l self-piercing rivetting (SPR) è un processo di giunzione meccanica ampiamente utilizzato nell'industria automobilistica e aerospaziale per unire materiali dissimili senza necessità di preforatura. Il presente lavoro è stato incentrato sullo sviluppo e validazione di un modello costitutivo avanzato che sarà successivamente utilizzato per la simulazione del processo di rivettatura tra lamiere...
This study presents a case analysis on the design of an experimental test for cylindrical tubes made of CFRP, with a specific focus on optimizing the bonding of metal end fittings. Such tubes are commonly employed in applications such as steering arms in the automotive industry and articulated quadrilateral mechanisms in industrial handling systems. Rather than investigating the mechanical...
La propagazione delle cricche nei materiali strutturali è una criticità non trascurabile in fase di progetto, ed è dunque argomento di grande interesse sia nel settore della ricerca scientifica che in quello industriale. Per soddisfare questa esigenza, il phase-field, applicabile nei modelli agli elementi finiti (FEM), risulta essere un approccio molto versatile nella modellazione di...
La crescente attenzione verso le problematiche ambientali ha spinto negli ultimi decenni la ricerca verso lo sviluppo di nuovi materiali green, in grado di sostituire i tradizionali metalli e compositi polimerici. Di particolare interesse risultano in tal senso i biocompositi, materiali rinnovabili, riciclabili, sostenibili e/o biodegradabili, costituiti in genere da matrici a basso impatto...
This research presents a numerical and experimental investigation of AISI 316L stainless steel butt-welded joints, for shipbuilding applications, under quasi-static loading conditions. The focus is on assessing the mechanical response of different weldment zones through localized material characterization. Vickers microhardness testing was employed to extract the hardness profile across the...
Il lavoro riguarda la caratterizzazione sperimentale delle proprietà di smorzamento di biocompositi rinforzati con fibre naturali ed il loro confronto con le proprietà di simili compositi rinforzati con fibre sintetiche. A tal fine è stato implementato appositamente un sistema di misura in grado di sfruttare le oscillazioni libere smorzate di una trave a mensola. Dopo una preliminare analisi...
Sommario
Le normative tecniche e le prassi progettuali trattano le irregolarità geometriche del piede del cordone di saldatura come difetti, definendo quando sono penalizzanti per la resistenza del giunto. I difetti comuni includono cricche, aderenze, incisioni marginali, colpi di mola (nel caso di rasature) o anche inclusioni non metalliche o porosità.
I difetti vengono classificati in...
Lorem Ipsum è un testo segnaposto utilizzato nel settore della tipografia e della stampa. Lorem Ipsum è considerato il testo segnaposto standard sin dal sedicesimo secolo, quando un anonimo tipografo prese una cassetta di caratteri e li assemblò per preparare un testo campione. È sopravvissuto non solo a più di cinque secoli, ma anche al passaggio alla videoimpaginazione, pervenendoci...
