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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
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...
