Il lavoro presenta un metodo per l’ottimizzazione topologica (TO) di compositi rinforzati in fibra di carbonio (CF) prodotti con Additive Manufacturing (AM). Il metodo si basa su algoritmi di machine learning (ML) surrogati allenati su dati sperimentali e numerici. Il materiale è prodotto utilizzando una stampante Markforged Mark Two che consente la stampa di componenti in PA6 rinforzati con...
This study investigates an advanced strategy to enhance the performance of adhesively bonded joints through functionally graded curing enabled by multi-material additive manufacturing. Conventional thermal curing of adhesives in complex geometries is often limited by heat conduction and material distribution, leading to suboptimal mechanical performance. In this work, spatially controlled...
Obiettivi
Nell’ambito della perforazione petrolifera, o esplorativa a fini di ricerca, è di interesse la sperimentazione meccanica sui componenti che compongono la stringa di perforazione. Al fine di testare le zone della connessione a fatica, solitamente si eseguono test in risonanza su porzioni del singolo elemento di perforazione (drillpipe) o sulla zona di connessione che tipicamente...
Le strutture impiegate nelle applicazioni spaziali devono spesso soddisfare requisiti di piegabilità e dispiegamento. Tali requisiti sono stati tradizionalmente affrontati adottando soluzioni costruttive come componenti modulari o gonfiabili. Un’alternativa a questi approcci è rappresentata dall’uso di strutture realizzate con materiali adattivi intelligenti. Affinché ciò sia possibile, il...
L’ambiente presente nella Low Earth Orbit (LEO) rappresenta uno scenario radiativo estremamente sfidante per il dimensionamento termico dei piccoli satelliti. In queste orbite la piattaforma è soggetta a carichi termici esterni complessi, derivanti dal flusso solare diretto, da albedo (luce solare riflessa dalla Terra) e dalla radiazione infrarossa (IR) emessa dal pianeta. L’alternanza...
Objectives
Standard driving cycles for motorcycles often fail to capture the specific energy consumption and regenerative braking dynamics of modern electric models under diverse riding conditions. Consequently, they lead to inaccurate energy efficiency assessments and unrealistic range estimates. This study aims to develop tailored driving cycles for electric motorcycles across...
Il Cold Spray è una tecnica di spruzzatura termica che consente la produzione di componenti di svariati materiali metallici di grandi dimensioni con limitati effetti termici ed elevato tasso di deposizione. Questi vantaggi rendono il Cold Spray adatto a molteplici applicazioni, tra cui rivestimenti, riparazioni e manifattura additiva. Quest’ultima applicazione è ad oggi ostacolata dal limitato...
L’utilizzo dei materiali compositi è oggi ampiamente diffuso nella realizzazione di componenti strutturali, grazie all’elevato rapporto resistenza strutturale/densità che li caratterizza. Uno degli obiettivi primari della sostituzione di questi materiali a quelli tradizionali, in particolare di tipo metallico, è la riduzione della massa del componente, garantendo gli stessi livelli di...
Obiettivi: In questo lavoro gli autori presentano i risultati di uno studio dedicato alla valutazione delle proprietà meccaniche e all’analisi dei meccanismi di rottura in compositi a fibra discontinua. L’ampio impiego dei materiali compositi genera notevoli scarti di preimpregnato, fino al 35% del materiale acquistato, solitamente accumulato in discariche o smaltito in inceneritori. Questo...
Volumetric defects in laser powder bed fused (PBF-LB) parts can critically affect their fatigue performance. X-ray micro-computed tomography (XCT) is widely used for the inspection of additively manufactured parts, enabling non-destructive evaluation-informed assessment of components. It is particularly suited for detecting volumetric defects, whose largest occurrences can be described through...
Il presente lavoro si propone di investigare e valutare strategie innovative per la riparazione di ingranaggi danneggiati mediante tecnologie di manifattura additiva. In particolare, lo studio si concentra sul ripristino dei denti di ingranaggi attraverso il processo di Directed Energy Deposition (DED), con l’obiettivo di analizzare l’efficacia di diverse geometrie di riparazione e approcci di...
The primary aim of this study is to evaluate the computational feasibility of multi-scale battery models in automotive safety simulations. Specifically, the research seeks to interpret the structural response of a full-scale battery pack through the lens of individual cell-level deformation to predict potential failure points.
The researchers developed a comprehensive battery pack model by...
Le macchine da guerra romane, come lo Scorpione, testimoniano l'avanzato livello ingegneristico raggiunto nei periodi tardo-repubblicano e imperiale. Tuttavia, le fonti storiche forniscano poche informazioni sul suo funzionamento e sulla metodologia di progettazione. Questo studio propone un approccio di ricostruzione ingegneristica dello Scorpione romano che parte da fonti storiche, evidenze...
Il presente lavoro è relativo ai variatori di velocità continui a cinghie trapezoidali e in particolare ai profili di scorrimento dei rulli presenti nella semipuleggia mobile del gruppo anteriore, dalla cui geometria dipende la caratteristica della trasmissione e cioè la cosiddetta curva di cambiata che mette in relazione la velocità del veicolo con il regime di rotazione del...
In un contesto industriale sempre più orientato all’alleggerimento strutturale e all’ottimizzazione delle prestazioni, il design multimateriale rappresenta una strategia chiave per settori come l’automotive e i trasporti. In tale ambito, l’integrazione tra leghe metalliche leggere, come l’alluminio, e materiali compositi consente di combinare elevate proprietà meccaniche con riduzioni di peso...
Integrating self-sensing materials into future applications necessitates developing advanced multiscale multiphysics predictive models. This study introduces an experimentally informed predictive framework for autonomous sensing architected materials, combining theoretical and computational methodologies. By incorporating stress-dependent electrical resistivity through anisotropic...
I compositi a matrice metallica (MMCs) stanno emergendo come materiali promettenti per applicazioni strutturali grazie alla loro elevata rigidezza specifica unita a interessanti prestazioni meccaniche. In particolare, i MMC con matrice a base di leghe di alluminio rinforzati con particelle ceramiche offrono un notevole potenziale per applicazioni critiche in ambito aerospaziale in cui la...
Le giunzioni ibride metallo–composito stanno trovando crescente impiego in strutture leggere grazie al buon compromesso tra rigidezza, resistenza e riduzione di massa; tuttavia, la loro affidabilità è spesso limitata dalla difficoltà di individuare precocemente danni all’interfaccia, quali distacchi locali o delaminazioni, che possono evolvere senza evidenze macroscopiche. In questo contributo...
Sommario:
Obiettivo
Il presente lavoro si propone di sviluppare e validare un banco prova dedicato all’analisi delle prestazioni di un innovativo dispositivo meccanico per la generazione di energia da moto ondoso. L’interesse verso questa fonte rinnovabile è in costante crescita, in quanto il moto delle onde marine rappresenta una risorsa energetica abbondante e ancora largamente...
La gestione degli incidenti stradali rappresenta attualmente una sfida per il settore assicurativo, che si trova a dover affrontare costi elevati legati sia ai danni materiali ai veicoli (Property Damage, PD) sia alla probabilità di lesioni personali agli occupanti (Injury Risk, IR). La possibilità di stimare in modo accurato il costo complessivo di un incidente è fondamentale per sviluppare...
Le microturbine a gas, grazie alle loro ridotte dimensioni e tempi di avvio contenuti, rappresentano una soluzione promettente per la generazione di energia con basse emissioni e in forma decentralizzata. In relazione a questa tecnologia un vettore energetico di particolare interesse è l’idrogeno, in quanto privo di carbonio e compatibile con le infrastrutture esistenti, pur ponendo sfide...
La delaminazione rappresenta un meccanismo critico di cedimento nei materiali compositi laminati. Originata da concentrazioni di sforzi interlaminari, è responsabile della propagazione di danni estesi all’interno di strutture leggere. La crescita della delaminazione può ridurre significativamente la resistenza residua e la rigidezza dei componenti, risultando particolarmente pericolosa nelle...
Tra le tecnologie di Additive Manufacturing (AM), il Large Format Additive Manufacturing (LFAM) ha registrato una crescita significativa negli ultimi anni. All’interno di questa categoria, nel campo dei materiali compositi polimerici fibrorinforzati, la tecnologia Fused Granulate Fabrication (FGF) si è affermata come la più diffusa. Essa impiega estrusori a vite montati su sistemi gantry o...
Rotating machinery is central to modern industrial applications, and shaft unbalance remains one of the most prevalent causes of premature failure and structural degradation. Effective condition monitoring is therefore essential to ensure operational reliability and optimise maintenance schedules. Modern strategies rely on machine learning algorithms, for which data availability is crucial....
La produzione additiva (AM) metallica e, in particolare, il processo Laser Powder Bed Fusion (L-PBF), consentono la realizzazione di componenti ad elevata complessità geometrica, ma risultano tuttora penalizzati dal limitato volume di costruzione dei sistemi disponibili. In questo contesto, l’integrazione mediante saldatura ad arco di parti prodotte in AM e di parti ottenute con processi...
Nel corso della loro vita utile, i componenti strutturali realizzati in materiale composito sono spesso caratterizzati da una progressiva perdita di rigidezza, causata principalmente dall'innesco e dalla propagazione di molteplici cricche all'interno del materiale. Questa riduzione di rigidezza può compromettere il corretto funzionamento del componente e portare a condizioni di lavoro non...
Nei moderni motori a combustione interna a quattro tempi, il sistema di distribuzione è uno dei sottosistemi chiave che regolano il processo di ricambio della carica all'interno del cilindro e, conseguentemente, le prestazioni, l'efficienza e le emissioni del motore. Ad alti regimi di rotazione, il comportamento dinamico della distribuzione diventa sempre più complesso, poiché i carichi...
Lattice structures represent one of the most promising and innovative design approaches enabled by Additive Manufacturing (AM). In particular, extensive research has demonstrated the unique advantages of surface-based unit cells derived from Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS) in mechanical applications. Although a substantial body of literature has investigated the elastic properties and...
This document presents the FEM analyses for the verification and structural optimization of a 10 m × 2.5 m cargo loading platform designed for pallets in transport aircraft. Originally conceived in aluminium, the platform was evaluated for steel construction to meet enhanced load requirements. The analysis considered the most critical loading scenarios, including four fully loaded pallets...
Negli alberi a gomiti scomponibili per motori a combustione interna, il montaggio a interferenza del perno di biella nelle maschette costituisce una soluzione costruttiva consolidata. Esempi applicativi di questa architettura si riscontrano nei piccoli motori motociclistici e, più in generale, nei motori a due tempi ad alte prestazioni. Il forzamento richiesto è spesso molto elevato per...
L'impiego di materiali compositi in ambito aerospaziale presenta criticità legate alla suscettibilità agli impatti. Per risolvere tale problematica, sono stati sviluppati sistemi di monitoraggio strutturale (SHM) in grado di rilevare danni e monitorare l’integrità dei laminati in tempo reale. Tuttavia, tali sistemi richiedono l’integrazione di sensori, quali ad esempio i reticoli di Bragg o...
Optimal design of vehicle subsystems has progressively evolved toward multidisciplinary and multi-objective approaches, in which mechanical architecture, control design, structural efficiency, and energy performance are addressed within a unified framework. This perspective is consistently adopted in the development of advanced road-vehicle subsystems, with particular emphasis on suspensions,...
Objective
Mechanical characterization of Ceramic Matrix Composite (CMC) was performed using a comprehensive experimental tests composed of static tests (tensile, compression and three point-bending) on all manufacturing stages (CFRP, C/C, uncoated and coated CMC) and fracture tests (DCB, ENF and SENB) on final coated CMC. As the final mechanical behaviour of the CMC material is the result...
Tra il 2015 e il 2016, un consorzio composto da diversi partner ha avviato il progetto di ricerca denominato PERIMA, con l’obiettivo di sviluppare un prototipo di palo telescopico per la produzione eolica, caratterizzato da un ridotto impatto ambientale, insieme al relativo sistema di sollevamento destinato a turbine di potenza compresa tra 60 e 250 kW e altezza pari a 30 m. Il palo...
Additive manufacturing (AM) offers distinct benefits over conventional manufacturing methods, most notably in design flexibility and material utilization. Complex geometries and internal features can be realized with AM that would be infeasible to produce by subtractive techniques, giving engineers unprecedented design freedom. A further key advantage is the ability to integrate multiple...
Modern rocket launchers are designed to be reused, which means their parts must withstand many missions in extreme heat and mechanical stress. In these propulsion systems, the materials used in combustion chambers must maintain their structural integrity while also dissipating heat quickly and effectively, especially during the launching phases.
Among the available materials, GRCop-42 has...
Tyre testing plays a crucial role in automotive engineering, since the predictive capability of handling, ride, durability, and safety models strongly depends on the tyre behaviour. Tyre testing has to be addressed as a rigorous methodological framework aimed at measuring forces, moments, stiffness properties, rolling losses, and critical operating conditions through both dedicated indoor...
Questo lavoro è uno dei risultati della COST action CertBond (CA18120), finalizzata a definire una roadmap per la certificazione di strutture primarie incollate in ambito aeronautico. L’obiettivo del presente lavoro è duplice: da un lato, validare un modello previsionale del danno e della vita a fatica in giunti incollati in composito, dall’altro indagare l’affidabilità dell’uso di prove...
La durabilità dei rivestimenti vetrosi (smalti) applicati a serbatoi in pressione rappresenta un aspetto critico in numerose applicazioni industriali, in particolare quando i componenti sono soggetti a cicli di carico ad elevato numero di cicli. Nonostante l’ampio utilizzo di tali rivestimenti per le loro proprietà anticorrosive, i meccanismi di iniziazione e propagazione della frattura...
User acceptance by human drivers in a driving simulator is a critical prerequisite for the reliable assessment of innovative automotive technologies. User acceptance is addressed within a human-in-the-loop framework in which the subsystem behaviour, simulator fidelity, and driver response are treated as correlated quantities. DriSMi dynamic driving simulator at Politecnico di Milano was...
Cold spray is becoming a strong option for multi-material additive manufacturing because it deposits material at low temperature. This helps reduce intermetallic formation and thermal residual stresses that are common in fusion-based processes. In this study, Aluminium–Iron (Al–Fe) bimetallic composites were made by high-pressure cold spray using in-flight mixing of as-received powders, which...
Introduzione
I compositi a matrice polimerica rinforzati con fibre continue si distinguono per le loro eccellenti proprietà meccaniche, ma, nonostante il vasto potenziale applicativo, la loro adozione su larga scala è tuttora vincolata da sfide tecniche irrisolte, specialmente riguardo ai meccanismi di rottura. La natura dei cedimenti tipici di questi laminati ne rende complesso il...
Le strutture avvolte a strati costituiscono una classe di sistemi in cui il processo di fabbricazione influenza in modo diretto lo stato tensionale residuo e, di conseguenza, la stabilità meccanica del componente finale. In tali configurazioni, infatti, la deposizione progressiva di elementi sottili su un supporto rigido genera un accumulo incrementale di pressione di contatto e tensione...
- Obiettivi
Lo sviluppo di protesi di nuova generazione per arti superiori richiede un approccio centrato sul paziente che dia priorità a comfort, funzionalità e integrazione anatomica. I classici metodi di fabbricazione necessitano, tuttavia, di numerosi passaggi manuali e della presenza fisica dell’amputato durante le varie fasi. Al tempo stesso, grazie ai recenti sviluppi nell’ambito...
1 Objective
The longitudinal forces that are generated in the coupling devices of freight wagons play a role of primary importance in the dynamic behavior of trains. The IRS 40421 [1] correlates, in fact, in a direct way, high values of longitudinal forces with the risk of derailment. The preliminary calculation of the longitudinal forces inside the composition is therefore of...
In several industrial sectors, primarly aerospace and defense, mechanical components are frequently subjected to Sine-on-Random (SoR) loading. Such processes are characterized by a marked non-Gaussianity that limits the applicability of conventional spectral methods for fatigue damage estimation. This study critically analyzes the primary frequency-domain strategies currently available,...
The extension of fracture mechanics concepts to the atomic scale raises fundamental questions on the validity of continuum-based parameters. In particular, the J-integral relies on assumptions such as infinitesimal crack advance and scale separation, which become questionable when dealing with discrete atomic systems. This work aims to provide a physically consistent formulation of the...
Thermal hotspots frequently arise in systems involving sliding frictional contact, induced by spatially non-uniform heat generation, leading to severe thermal gradients, localized material degradation, and surface damage. Railway tread braking provides a representative example, where infrared thermography reveals strongly localized temperature patterns that are difficult to reproduce using...
Negli ultimi anni le viti ossee in lega Ti6Al4V ELI sono sempre più impiegate in ambito ortopedico per la stabilizzazione delle fratture e per promuovere l’osteointegrazione. Le tecnologie di additive manufacturing (AM) permettono di realizzare fixtures personalizzate, caratterizzate da geometrie su misura e da strutture reticolari trabecolari integrate. Tali architetture porose favoriscono...
Nell’ambito dei preogetti Interreg “Itinera Romanica+” e, successivamente, “RomaniCAP”, finalizzti a migliorare l’accessibilità di percorsi turistici per persone con disabilità motoria, è stato concepito e sviluppato un dispositivo meccatronico da integrare con carrozzine manuali, finalizzato a consentire la percorrenza autonoma di terreni non asfaltati, quali ghiaia, sterrato e superfici in...
Recentemente, i meta-biomateriali auxetici hanno attirato una crescente attenzione in virtù delle loro inusuali caratteristiche, tra cui un valore del coefficiente di Poisson negativo, noto come comportamento auxetico. Tuttavia, le loro funzionalità avanzate non si limitano al solo coefficiente di Poisson negativo, ma includono, tra le altre, un’elevata resistenza a rottura e un comportamento...
Additive Manufacturing (AM) is commonly associated with lightweight components design thanks to the increased design freedom it offers, enabling flexibility and promoting a more effective material distribution in design space. Another advantage of AM, especially for machinery and transportation components, is a competitive technology for reducing the lead time of parts replacement.
The...
L’innesco e propagazione di cricche di fatica rappresenta un fenomeno di primaria importanza sia in ambito di prove di meccanica della frattura sia nel monitoraggio strutturale di componenti reali. La misura delle dimensioni della cricca richiede l’impiego di tecniche sperimentali non distruttive, tra cui il metodo del potenziale elettrico in corrente continua. Questo metodo sfrutta la...
I recenti sviluppi nel campo dei metamateriali meccanici mostrano che il buckling può essere sfruttato come meccanismo funzionale per il controllo della risposta deformativa delle strutture. In questo contesto, la maggior parte delle ricerche si è concentrata sullo studio dell’instabilità elastica alla mesoscala, analizzando come il buckling locale di solidi cellulari possa essere utilizzato...
Introduction
The Crack Opening Profile (COP) method estimates the stress intensity factor (K) directly from measurements of crack face displacements along the whole crack front, avoiding detailed stress analysis. Previous work showed that Westergaard based COP expressions can recover K for symmetric centre cracked plates in linear elastic materials [1–2]. However, many real components...
L’osso rappresenta un esempio significativo di materiale composito naturale, capace di coniugare ridotta densità ed elevata efficienza meccanica. La risposta meccanica dell’osso è fortemente governata dalla sua organizzazione gerarchica e dalla distribuzione multiscala delle sue eterogeneità microstrutturali. Tra le eterogeneità più influenti, le lacune osteocitarie introducono discontinuità...
Objectives
The installation of winglets on aircraft wings allows contributing in drag reduction and thus in reducing fuel consumption, with clear advantages in long range cruising. The working principle consists in recovering energy from the tip vortex to generate a force with a component in the forward direction. Their efficiency is then related to the intensity of the vortex. For this...
Nelle stazioni ferroviarie di testa i binari sono caratterizzati dalla presenza di un paraurti per tentare di limitare, per quanto possibile, le conseguenze di un’errata applicazione dei freni all’arrivo di un convoglio o di errate manovre necessarie per la movimentazione di servizio dei veicoli in tali impianti.
In particolare, negli ultimi anni si è estesa l’applicazione di “paraurti...
The aim of this study is to assess the fatigue life of combustion chamber channels in a liquid-propellant rocket engine (LRE) for aerospace applications. In order to increase the durability and service life of thrust chamber, a reliable and robust strategy for predicting damage mechanisms is required. Within this context, a combination of the Lemaitre-Dufally quasi-brittle damage model and the...
Negli ultimi anni, i metamateriali stanno emergendo come una delle soluzioni più promettenti nell’ambito dell’ingegneria dei tessuti, grazie alla loro capacità di esibire proprietà meccaniche e funzionali non riscontrabili nei materiali convenzionali. Attraverso un’accurata progettazione della loro architettura interna, è possibile modulare caratteristiche fondamentali quali rigidezza,...
A causa delle elevate prestazioni in termini di densità di potenza e di coppia, nonché dei requisiti di sicurezza dei riduttori principali degli elicotteri, gli ingranaggi devono essere progettati sulla base di metodologie validate e dati affidabili. Sebbene, in termini generali, la fatica a flessione non rappresenti solitamente il modo di danneggiamento più critico per gli ingranaggi...
1 Objective
Tread braking is the traditional braking system installed on railway freight wagons, due to its advantages related to small costs, simple design and simple replacement. Traditional shoes were made of phosphorus cast iron (P10 shoes), which however were known for producing high levels of rolling noise because of the high tread surface roughness generated by thermoelastic...
Obiettivo
L’osso trabecolare può essere descritto come un sistema poroelastico multiscala in cui la risposta meccanica emerge dall’interazione tra matrice solida e fluido interstiziale. In tale contesto, la rete lacuno-canalicolare (LCN) regola sia la distribuzione degli sforzi sia i flussi di fluido responsabili della meccano-trasduzione. Tuttavia, i limiti delle tecniche di imaging...
In diversi ambiti industriali, tra cui quello automobilistico, aeronautico e robotico, emerge con crescente evidenza l’esigenza di ridurre i consumi energetici al fine di limitare le emissioni di CO₂. Una strategia efficace per raggiungere tale obiettivo consiste nella sostituzione dei componenti metallici con materiali leggeri, come polimeri e compositi. Tuttavia, questa scelta implica la...
Il presente studio propone un approccio integrato e multidisciplinare per l'ottimizzazione della sicurezza e dell'efficienza operativa dei treni merci, operando nel quadro metodologico dell'approccio relativo definito dalla normativa UIC IRS 40421. Superando i limiti standard di composizione, il lavoro si pone l'obiettivo primario di minimizzare le forze longitudinali di compressione (LCF) e...
La manifattura additiva (AM) consente la realizzazione di componenti meccanici con geometrie complesse, offrendo vantaggi significativi nelle applicazioni in cui la riduzione del peso costituisce un requisito fondamentale. Tuttavia, le condizioni superficiali e la presenza di difetti interni derivanti dal processo produttivo possono influenzare negativamente il comportamento a fatica, in...
- Obiettivi
Il lavoro propone l’estensione di due recenti contributi sulla competizione intaglio–poro nelle ghise sferoidali EN-GJS-600–3 all’analisi del comportamento a fatica in torsione alternata (R=-1). In stato di sollecitazione assiale è stato dimostrato come l’interazione tra micro-shrinkage porosity e concentrazioni di tensione geometriche possa essere descritta integrando...
Il presente lavoro mostra i risultati finali di una campagna sperimentale condotta nell’ambito del progetto di ricerca MADFORLIFE, finanziato dal bando PRIN 2022. In particolare, sono presentati i risultati di test di fatica di tipo step-wise condotti su provini dog-bone prodotti mediante la tecnica di Laser-Powder Bed Fusion, utilizzando l’acciaio AISI 316L. I suddetti test sono stati...
Obiettivo
Le lacune osteocitarie costituiscono l’unità fondamentale del sistema di sensing meccanico osseo, in cui la geometria tridimensionale regola l’amplificazione locale degli sforzi, i gradienti di deformazione ed il flusso di fluido interstiziale all’interno della rete lacuno-canalicolare. Questi fattori determinano direttamente la capacità degli osteociti di percepire e trasdurre...
- Obiettivi
Le viti a ricircolo di sfere sono componenti cruciali per la trasformazione del moto rotatorio in moto traslazionale e hanno un impiego chiave nella movimentazione di utensili di taglio per svolgere lavorazioni per asportazione di truciolo. Esse necessitano, tuttavia, di un’accurata operazione di monitoraggio del precarico tra le sfere e le piste sulla chiocciola e sulla vite, al...
Nel settembre 1986, al XIV Convegno AIAS di Catania, Curti, La Rosa, Orlando e Risitano introdussero per la prima volta in Italia l’impiego della termografia infrarossa per l’identificazione della temperatura limite in prove di fatica, aprendo la strada a una lettura termo-energetica del danneggiamento a fatica. A quasi quarant’anni da quella intuizione, e nuovamente in ambito AIAS, questo...
I giunti saldati rappresentano spesso gli elementi critici di strutture sottoposte a carichi variabili nel tempo, in quanto le concentrazioni di tensioni, modifiche microstrutturali, tensioni residue e condizioni di carico complesse possono favorire l’insorgenza precoce di cricche di fatica. Sebbene le attuali procedure di progettazione siano efficaci in molti casi pratici, la loro accuratezza...
Background e obiettivi
L’ingegneria tissutale ossea mira allo sviluppo di scaffold porosi in grado di promuovere la rigenerazione del tessuto. Nonostante la struttura gerarchica dell’osso naturale e il ruolo riconosciuto della biomimesi come criterio di design, gli approcci esistenti riproducono prevalentemente la struttura trabecolare (meso-scala), trascurando l’organizzazione alla...
Objectives
The widespread proliferation of Electrical and Electronic Equipment (EEE) has intensified the challenges associated with managing Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE), particularly regarding the recovery of critical raw materials. Within the framework of the Harmony project, this study focuses on the development of a washing machine drain pump utilizing recycled bonded...
I roditori costituiscono un modello sperimentale ampiamente adottato nella ricerca biomedica, in virtù della loro elevata omologia fisiologica con l’essere umano e della disponibilità di protocolli sperimentali consolidati. Tra questi, il nervo sciatico del ratto rappresenta uno dei riferimenti più utilizzati per lo studio dei nervi periferici umani, in particolare nelle indagini relative ai...
Di recente è stato proposto un approccio unificato, basato sulla meccanica della frattura e dell’intaglio, per la stima delle soglie di fatica multiassiale di componenti metallici, in grado di tenere conto del diverso effetto di concentrazione delle tensioni dovuto a difetti, cricche e intagli acuti o blandi. Tale approccio deriva dalla ben nota teoria unificata di Atzori, Lazzarin e...
Environmental impacts from domestic ventilation is causing increasing concerns in the latest years. This paper presents a Life-Cycle Assessment of an air/air monobloc domestic heat pump by the company Olimpia Splendid S.p.A, named UNICO EVO 20 HP PVAN. The study has been carried out following the PEP-ecopassport guidelines, ensuring a standardised and repeatable approach. Primary data are...
Objectives
In the framework of the Critical Raw Materials (CRM) Act, the recovery of Neodymium-Iron-Boron (NdFeB) magnets is a strategic priority. While large-scale applications like wind turbines belong to a traceable industrial sector, small EEE (power tools for kitchen, hobby, and professional use) present significant criticalities due to high product variety, low individual magnet mass,...
La chirurgia ortopedica robot-assistita sta registrando una crescente diffusione grazie a una maggiore precisione e a un migliore allineamento nel posizionamento degli impianti protesici. L’artroplastica totale del ginocchio robot-assistita (robotic-assisted total knee arthroplasty (RATKA)) è la procedura chirurgica di riferimento per il trattamento di patologie degenerative o traumatiche...
L’analisi a campo intero del segnale di temperatura mediante termocamere ad infrarossi si è rivelata un approccio molto potente e versatile per il monitoraggio del comportamento termomeccanico di provini sollecitati sia staticamente che a fatica. Una delle principali applicazioni di interesse riguarda le prove di fatica condotte secondo l’approccio stepwise, ove la valutazione di metriche...
Il metodo della tensione di picco (PSM) è un approccio locale basato sull'analisi a elementi finiti lineare elastica, che si avvale delle tensioni di picco calcolate al piede e alla radice del cordone di saldatura e di curve di progettazione a fatica dedicate per prevedere la durabilità di strutture saldate in acciaio e leghe leggere soggette a carichi multiassiali ad ampiezza costante e...
Storicamente, la descrizione della risposta dinamica delle strutture mediante la combinazione di forme modali ha trovato largo impiego nei settori dell’ingegneria meccanica, civile e aeronautica. L’ipotesi fondamentale alla base di tale approccio è che una generica configurazione deformata possa essere rappresentata come combinazione lineare dei modi propri di vibrare della struttura,...
This paper presents the development of a dedicated experimental procedure for the mechanical characterization of SPHEREPLAST™, a novel vertebral filling device designed to restore load-bearing capabilities in compromised vertebral bodies. The device consists of porous trabecular spheres with a diameter of 3.3 mm, manufactured via Electron Beam Melting (EBM) additive technology in Ti6Al4V-ELI...
Metal Additive Manufacturing (MAM) is emerging as a promising technology to produce fuel cell bipolar plates. Unlike traditional multi-layered plates, where ion‑exchange pathways and cooling channels need to be assembled from multiple parts, MAM allows the creation of monolithic structures that integrate the H2 flow fields, structural features and thermal management channels into a single...
La protesi d’anca è attualmente considerata, a livello mondiale, il «gold standard» per il trattamento di alcune patologie articolari, in special modo dell’artrosi severa dell’anca, la cui insorgenza determina il progressivo deterioramento della cartilagine articolare con conseguente dolore acuto per il soggetto e rilevanti limitazioni nella deambulazione. Il suo impianto consiste nella...
La progressiva sostituzione delle plastiche di origine fossile con materiali a base cellulosica nel packaging alimentare è sempre più soggetta a vincoli normativi ed ambientali. Tuttavia, l’efficienza e l’efficacia dal punto di vista della sostenibilità ambientale delle soluzioni che prevedono l’impiego di fibre naturali non può essere assunta a priori, poiché essa dipende non solo dalla...
La crescente adozione di compositi termoplastici rinforzati con fibra di carbonio in applicazioni strutturali avanzate richiede metodologie di controllo non distruttivo rapide, affidabili e sensibili alla presenza di difetti interni. In tale contesto, il presente lavoro propone l’impiego della vibrotermografia ultrasonica per la rilevazione e la caratterizzazione di difetti artificiali in...
Vacuum-driven artificial muscles are promising candidates for lightweight and compliant robotic systems; however, achieving fast, efficient, and load-retaining actuation at relatively low pressure remains challenging. In this work, we present a vacuum-driven linear artificial muscle that exploits geometrically programmed snap-through instability to enhance actuation speed and energy...
L’implementazione dei principi dell’economia circolare nello sviluppo del prodotto industriale si pone come odierna risposta al degrado ambientale e ai cambiamenti climatici e necessita di istruire metodologie efficaci e quantitative da affiancare a quelle tradizionalmente applicate nell’ingegneria. Il Model-Based Systems Engineering (MBSE) ha raggiunto la maturità necessaria, un adeguato...
Natural soft fibrous tissues, resulting from a billion-year evolution, exhibit exceptional mechanical properties combined with morphing and sensing functionalities, characteristics that are challenging to replicate in synthetic materials. Such properties emerge from repeating building blocks arranged into complex structural motifs, which confer robustness and enable diverse mechanical...
La rilevazione del danno nei compositi in fibra di carbonio (CFRP) è un tema chiave nell’ambito sia dello Structural Health Monitoring (SHM) che delle tecniche di Non-Destructive Testing (NDT). In questo lavoro viene proposto un approccio ibrido basato su termografia attiva con riscaldamento interno per effetto Joule, che consente di superare alcune limitazioni dei metodi tradizionali.
Sono...
La presenza di porosità diffusa nelle leghe di titanio può essere sfruttata per ridurre la densità e modulare la rigidezza del materiale, ma comporta inevitabilmente una degradazione delle proprietà meccaniche, quali modulo elastico, tensione di snervamento e resistenza ultima a trazione. La quantificazione di tale degrado è generalmente affidata a prove distruttive o ad analisi...
Cold Spray Additive Manufacturing (CSAM) is a solid-state process poised to redefine how we build and repair critical components. This presentation will take the audience on the remarkable journey of CSAM, from its early development at the intersection of materials science and rocket science to its emergence as a disruptive manufacturing technology. Attendees will gain a clear understanding of...
Le antenne dispiegabili di grandi dimensioni rappresentano una soluzione tecnologica d'avanguardia per missioni spaziali che richiedono ampie superfici, leggerezza e precisione geometrica. In questo scenario, le reti intrecciate costituiscono l’elemento strutturale portante, grazie alla loro capacità di passare da una configurazione compatta pre-lancio ad una estesa in orbita. Il comportamento...
Ad oggi, la produzione additiva basata sull’estrusione di materiale (MEX) risulta essere sempre più utilizzata per la realizzazione di componenti polimerici strutturali destinati a settori ad alte prestazioni. Tuttavia, come è ben noto, il processo di deposizione induce intrinsecamente anisotropia nella risposta meccanica delle parti stampate, rappresentando una sfida critica per la...
Bicycle engineering increasingly requires a rigorous integration of experimental methods, modelling techniques, and design-oriented interpretation in order to improve safety, efficiency, and dynamic performance. Experimental characterization of bicycle tyres, which are treated as key subsystems governing stability, handling, rolling efficiency, and rider safety is outmost important. Bicycle...
Obiettivo
Un aspetto importante relativo all’impiego strutturale di giunzioni adesive è la valutazione della loro integrità sotto carico, in particolare nel caso di fatica. Nel migliore scenario, ciò richiede l’uso di sensori facilmente integrabili nella giunzione e utilizzabili anche in servizio.
Misurare la deformazione, o un parametro equivalente, direttamente all’interno dello strato...
La propagazione della frattura negli elettrodi delle batterie agli ioni di litio rappresenta uno dei meccanismi di degrado responsabili della perdita di performance delle celle, in combinazione con i fenomeni elettrochimici. Essa è causata dalle tensioni meccaniche alternate indotte dall’interazione degli ioni litio con il materiale attivo degli elettrodi, duranti i cicli di carica e scarica...
The accurate prediction of vibro-acoustic behavior in complex engineering systems, particularly in the automotive NVH (Noise, Vibration, and Harshness) context, remains a challenging task due to the geometric complexity and the need for high-fidelity numerical models. Traditional finite element approaches require time-consuming mesh generation and often introduce geometric approximation errors...
Le strutture sandwich rappresentano una soluzione consolidata per applicazioni ad elevato rapporto rigidezza/peso, grazie alla combinazione di pelli resistenti e di un’anima leggera. L’evoluzione della manifattura additiva ha favorito l’introduzione di anime architettate costituite da metamateriali, capaci di superare i limiti delle configurazioni tradizionali a nido d’ape o a schiuma...
La crescente pressione normativa e ambientale volta alla riduzione delle emissioni di CO₂ e del consumo di risorse non rinnovabili sta accelerando lo sviluppo di materiali alternativi nel settore automotive e dei veicoli commerciali. In questo contesto, i biocompositi rappresentano una soluzione promettente; tuttavia, la loro reale sostenibilità e applicabilità industriale dipendono da...
Hydrogen embrittlement (HE) represents a major concern for steels, as hydrogen-assisted degradation significantly accelerates crack initiation and propagation. The mechanisms governing HE are multifactorial and remain challenging to fully understand due to the complex interactions between hydrogen and material microstructures. Several strategies are available to mitigate HE, including the use...
Metamaterials are engineered structures designed to achieve unique physical properties through their geometric architecture. By integrating monitoring capabilities directly into these structures, self-sensing metamaterials can autonomously detect their own mechanical state. These technologies have important applications in soft robotics, smart medical devices, and structural health...
The use of hybrid joints composed of dissimilar materials presents a promising technological solution for combining the distinct advantages of different materials, enabling the design of components that meet diverse and often conflicting performance requirements. This challenge is particularly relevant in shipbuilding, where structures must be simultaneously strong, corrosion-resistant, and...
1 Objectives
This research aims to develop a hardware independent and deterministic framework for real time arc monitoring in Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Existing studies mainly focus on sub millimeter arc length accuracy under controlled and filtered conditions [1], [2], often overlooking practical industrial needs. In particular, robust binary detection of arc existence,...
L’affidabilità delle analisi strutturali agli elementi finiti dipende fortemente dalla disponibilità di modelli di materiale in grado di rappresentare adeguatamente la risposta di interesse nelle condizioni considerate. A questo scopo, i modelli di materiale opportuni vengono calibrati a partire da dati sperimentali, solitamente ottenuti mediante prove di trazione su provini cilindrici. Quando...
Le ruote dentate sono organi di macchine usate per trasmettere potenza tra due alberi rotanti attraverso l’utilizzo di profili coniugati. Allo scopo di aumentare la densità di potenza degli ingranaggi vi è un continuo sviluppo di materiali, trattamenti termici e trattamenti superficiali. Questa continua evoluzione richiede il supporto di campagne sperimentali il cui scopo è quello di valutare...
I motori elettrici sincroni a magneti permanenti superficiali (Surface Permanent-Magnet Synchronous Motors, SPMSM) costituiscono oggi una soluzione di riferimento in molte applicazioni ad alte prestazioni, inclusa la trazione elettrica per veicoli, grazie ad elevata efficienza, alta densità di coppia e di potenza, compattezza e buone prestazioni dinamiche. Al tempo stesso, la collocazione dei...
Objective
The primary goal of this work is to develop a Deep Reinforcement Learning (DRL)-based Antilock Braking System (ABS) controller specifically optimized for e-bike front-wheel braking. The system aims to:
- Minimize stopping distance while preserving directional stability and preventing hazardous front-wheel lockups.
- Eliminate the need for explicit, real-time longitudinal...
Questo articolo illustra lo sviluppo di un approccio metodologico innovativo per l'analisi strutturale di componenti impiantistici in ambito nucleare, applicato nello specifico ad un sistema di tubazioni del reattore a fusione ITER. Attraverso una procedura automatizzata in codice Python è stata generata una solida banca dati con dettagliate analisi ad elementi finiti, impiegata per...
Le strutture lattice periodiche, rese realizzabili dai recenti progressi nella manifattura additiva metallica, consentono di modulare la rigidezza effettiva di un materiale omogeneo massivo attraverso la geometria della cella unitaria che lo compone. La progettazione di una cella unitaria il cui tensore di rigidezza omogeneizzato corrisponda a valori prescritti, preservando contorni netti e...
An experimental campaign was carried out on an AA5754 aluminum alloy with the aim of evaluating the influence of sheet thickness on the material’s formability curve. The acquisition and processing of the strain fields were performed using stereo Digital Image Correlation, employing two synchronized cameras for the three dimensional reconstruction of the displacement field. Data post processing...
The dimensional accuracy of components manufactured by Laser Powder Bed Fusion (LPBF) is a critical parameter that directly impacts product quality, reliability, and performance. Given the ongoing proliferation of LPBF machines and processes, there is an emerging need for standardized techniques that are efficient to evaluate the dimensional accuracy of parts produced by this technology....
Vehicles for transport of people have become safer since their birth, in particular in the last years. However, the safety level of vehicles is far from satisfying the EU plans to reach zero road deaths by 2050, the so called “Vision Zero” global strategy. The Finite Element (FE) simulation of accidents is a key instrument for the design of safer new vehicles, allowing faster and more detailed...
Questo lavoro analizza il comportamento a fatica di giunzioni tubolari incollate fibra di carbonio-lega di alluminio, rappresentative del braccio di una sospensione di una vettura Formula SAE, sottoposte a carichi di fatica sia ad ampiezza costante sia variabile.
L’analisi delle tensioni, condotta in regime lineare elastico mediante modelli agli elementi finiti bidimensionali...
Il presente lavoro propone un approccio innovativo per l’analisi del creep in presenza di variazioni geometriche, che tiene esplicitamente in considerazione la ridistribuzione delle tensioni e della transizione da uno stato di creep localizzato ad uno stato di creep diffuso. La formulazione è sviluppata sulla base del fattore di concentrazione del lavoro specifico e permette di descrivere...
Sebbene l’effetto di intaglio sia stato ampiamente studiato per materiali caratterizzati da comportamento lineare elastico o elasto-plastico, risultano relativamente limitati i contributi dedicati all’analisi dei campi di tensione indotti da variazioni geometriche in corpi intagliati soggetti a creep. In letteratura, infatti, le soluzioni disponibili riguardano prevalentemente solidi con...
La produzione additiva tramite tecnologia Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) consente la realizzazione di strutture reticolari complesse con elevato potenziale di alleggerimento e ottimizzazione delle proprietà meccaniche. Tra queste, le strutture Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS), come la Gyroid, combinano elevata leggerezza e buone prestazioni meccaniche, mostrando un comportamento...
As it is well known, notches involve stress concentration and a detrimental effect on fatigue. A locally higher fatigue strength can be observed at the notch root. This phenomenon is commonly regarded as the support effect and is confirmed by many experimental studies, mainly by German and Austrian scholars. From the quantitative point of view, this can be expressed as the ratio between the...
Il lavoro presenta le attività di ricerca svolte sui collegamenti filettati in ambito automotive, con particolare riferimento al progetto REOBTAIN, finalizzato alla valutazione di lubrificanti ottenuti da Waste Cooking Oil (WCO) per applicazioni strutturali nel veicolo. L’obiettivo è verificare se lubrificanti derivati da fonti rinnovabili possano rappresentare un’alternativa tecnicamente...
Adhesive bonding has gained in recent years an increased attention in industrial applications since they allow for a higher stiffness and strength with respect to mechanical connections. Concerning fatigue, adhesive bonding offers longer life than conventional joining techniques. However, in real-world applications however, structures are generally subjected to multiaxial, non-proportional...
In questo lavoro si presenta una metodologia innovativa per l’identificazione della legge coesiva in modo I di un adesivo strutturale mediante provini Double Cantilever Beam (DCB). L’approccio utilizza misure di spostamento in corrispondenza del fronte di cricca iniziale per una identificazione robusta della relazione trazione–separazione che governa il processo di decoesione (legge...
This paper investigates micro-vibration insulation solutions for optical payloads through the design and experimental evaluation of lattice-core panels with periodic density distributions. The study focuses on additively manufactured sandwich structures, where a diamond lattice core is used to tailor the dynamic response of the system. Different panel configurations are considered in order to...
I carichi derivanti dal contatto pneumatico–suolo nei veicoli a due ruote rappresentano un’informazione cruciale per la progettazione strutturale e funzionale basata su condizioni d’uso reali, poiché consente di collegare in modo quantitativo manovre, profili di missione e variabilità dell’ambiente stradale alle sollecitazioni effettivamente trasmesse a telaio e componenti. Ciò ha ricadute...
Il danno da impatto rappresenta un aspetto critico per la sicurezza dei componenti strutturali, poiché genera concentrazioni di tensione, tensioni residue e microdanneggiamenti in grado di ridurre significativamente la vita a fatica. Questo contributo presenta un approccio integrato che combina modellazione agli elementi finiti e prove sperimentali di impatto e fatica, con l’obiettivo di...
Keywords: Crashworthiness; Reduced Order Models; Proper Orthogonal Decomposition; LS-DYNA; Mesh morphing; Time-dependent systems; Digital Twin; Virtual Reality
Objectives
Crash simulations based on explicit finite element solvers are widely used in the automotive industry to assess structural performance under impact conditions. However, their high computational cost limits their...
The application of additive manufacturing in aerospace components is closely connected to the ability of assessing the process anomalies effect on fatigue performance. In this sense, using non-destructive inspections, process induced flaws can be characterized and employed in fatigue life estimates of parts considering their service lives. X-ray computed tomography proves particularly...
Self-sensing is a functionality of great interest for the development of smart materials. Mechanical self-sensing is intended as both in situ strain monitoring and damage sensing: the first refers to the material’s ability to monitor small and/or reversible deformation; instead, damage sensing is the material’s intrinsic ability to monitor its mechanical integrity through the detection of...
Obiettivi
Nel contesto dello sviluppo virtuale in ambito automotive, l'accuratezza delle simulazioni NVH (Noise, Vibration, and Harshness) e di dinamica globale del veicolo dipende in larga misura dalla corretta modellazione dell'interazione ruota-strada e quindi dalla corretta modellazione dello pneumatico. Data la complessità del componente, l'industria si affida tipicamente a modelli...
La tecnologia additiva Laser Powder Bed Fusion (LPBF) rappresenta una valida alternativa per la produzione di nuclei ferromagnetici, consentendo l’impiego di leghe avanzate, geometrie ottimizzate e l’introduzione di discontinuità interne utili a ostacolare la circolazione delle correnti parassite. Tuttavia, la solidificazione direzionale e i cicli termici intrinseci al processo inducono una...
Il Peak Stress Method è un approccio per la stima della vita a fatica di strutture saldate, basato su analisi agli elementi finiti con mesh rade per la stima rapida dei ‘Notch Stress Intensity Factors’ (NSIFs). In lavori precedenti, il metodo è stato esteso dal caso di carichi ad ampiezza costante (CA) a casi ad ampiezza variabile (VA), combinandolo con la regola lineare di accumulo del danno...
Introduction
The concepts of stress intensity factor (K) and a material’s fracture toughness form the foundation of Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM): they provide a quantitative assessment of crack propagation risk. Most literature methods for calculating K rely on stress analysis or strain energy estimates [1], which, despite their accuracy, often demand complex calculations...
Le Triply Periodic Minimal Surfaces (TPMS), come la Gyroid, consentono di aumentare le prestazioni meccaniche, ottenere vantaggi in termini di resistenza/peso e limitare lo stress-shielding in applicazioni biomedicali permettendo di controllare la rigidezza della protesi. Di contro, potrebbero aumentare il volume a disposizione del cemento durante la cementazione, come ad esempio, degli steli...
Con il termine strutture cellulari si identifica una famiglia di materiali caratterizzati da una ridotta densità, le cui proprietà meccaniche dipendono non tanto dai materiali costituenti, quanto dalla loro specifica architettura. Dalle geometrie a nido d'ape degli alveari (“honeycomb”) all’osso trabecolare umano, le strutture cellulari rappresentato uno dei modelli architettonici più...
The validation of Connected and Automated Vehicle (CAV) functions still faces a significant gap between purely virtual simulations and expensive full-scale experimental campaigns. This work presents a mixed-reality scaled-vehicle testbed designed to support the development, verification, and validation of autonomous driving control algorithms within a controlled and repeatable indoor...
Obiettivo
L'obiettivo dello studio è proporre un'analisi metodologica su come modellare il comportamento meccanico dei materiali con simmetria ortotropa cubica e identificare le prove necessarie per la loro caratterizzazione. La ricerca si concentra in particolar modo sui modelli di Crystal Plasticity per esplorarne le dirette conseguenze sulla forma delle superfici di snervamento. Viene...
With the rapid development of electric vehicles. High-power-density electric machines are essential for improving space utilization and reducing the overall system mass. Direct oil cooling has become an effective approach to enhance the thermal performance of electric machines. In this study, conjugate heat transfer simulations are conducted in Ansys Fluent to analyze the influence of stator...
Triply periodic minimal surface (TPMS) architectures are widely investigated for lightweight mechanical applications because of their high specific performance and manufacturability. However, most studies focus on a limited number of canonical families, such as gyroid or Schwarz structures, thus restricting the accessible design space. This work proposes a mechanics-driven optimization...
L'approccio più comunemente utilizzato per la previsione di vita a fatica ad alto ed altissimo numero di cicli è storicamente di tipo fenomenologico basato sulla semplice analisi dei dati a rottura o sull'evoluzione dell'energia dissipata. Nel regime di fatica ad altissimo numero di cicli (VHCF, N > 10⁷) i modelli energetici macroscopici perdono potere predittivo ed il cedimento avviene per...
Lightweight titanium aluminide intermetallic alloys have become increasingly important to improve structural efficiency and reduce fuel consumption and carbon emissions in newly developed gas turbine engines. To enable reliable component design, consistent mechanical properties meeting stringent requirements are essential. In recent years, additive manufacturing has been successfully applied...
- Obiettivo
L’oggetto del lavoro è lo studio del comportamento a snervamento della ghisa sferoidale EN-GJS-600-3 in condizioni di multiassialità degli sforzi. Il comportamento meccanico del materiale è influenzato dalla microstruttura, specialmente dalle proprietà della matrice e dalla presenza dei noduli di grafite. Benedetti et al. [1] hanno condotto prove statiche biassiali in condizioni...
This work investigates the application of variable-density polymeric foams for energy absorption. The study is based on the possibility, developed within a PRIN research project, of controlling the density of a porous component with high flexibility through additive manufacturing technologies: a printing head equipped with a microfluidic nozzle deposits a biphasic “ink” consisting of a...
I materiali compositi rivestono un ruolo fondamentale nel lightweight design, grazie al loro elevato rapporto prestazioni/peso, che consente di ridurre il consumo di carburante e le emissioni di CO₂, e di aumentare l’efficienza dei sistemi di produzione energetica e di automazione.
A causa della loro struttura multiscala, i materiali compositi sottoposti a carichi ciclici mostrano un...
Powder bed fusion laser based (PBF-LB) manufacturing of aluminium alloys is increasingly adopted in aerospace and space applications due to its design flexibility, versatility and high mechanical performance. However, the presence of intrinsic manufacturing defects remains a critical issue for the fatigue behaviour and certification of safety-critical components. A different crack growth...
Natural reinforcements derived from Opuntia ficus-indica have attracted increasing attention for biodegradable composite applications, particularly in agriculture and packaging. While cladode fibers, flours, mucilage, and their combinations have already been investigated, spines used as standalone reinforcements remain largely unexplored despite their hierarchical structure and potentially...
One of the technological challenges associated with a power plant-scale fusion reactor is heat exhaust, namely, removal of large amount of heat generated by particle bombardment (and nuclear heating). It is divertor targets that are in charge of heat exhaust. The targets must withstand high heat fluxes, neutron irradiation and cyclic variation of thermal stresses. Such combined loads can lead...
Contesto I laminati in lega leggera d’alluminio, come ad esempio quelli appartenenti alla serie 6000, mostrano una pronunciata anisotropia in direzione planare e normale, derivante dal processo di laminazione. Sebbene questo comportamento sia stato ampiamente investigato in condizioni di carico quasi-statico, risultano ancora limitate le informazioni riguardanti una possibile influenza dello...
Obiettivo
In questo lavoro è stato analizzato il comportamento a fatica ad alto numero di cicli di un composito polimerico rinforzato con fibre di carbonio continue (CCFRP), ottenuto mediante fabbricazione additiva per co-estrusione. In particolare, lo studio si concentra sulla caratterizzazione congiunta della risposta meccanica e termica del materiale sottoposto a sollecitazioni...
Il lavoro presenta uno studio sperimentale e numerico del comportamento visco-plastico e dell’evoluzione del danneggiamento duttile della zona termicamente alterata (Heat-Affected Zone, HAZ) in lamiere di lega di alluminio AA6005-T6, utilizzate in applicazioni di crash ferroviario, con particolare riferimento alla deformazione a rottura (failure strain) e alla sua dipendenza dallo stato...
Obiettivi
Nelle applicazioni industriali, il monitoraggio continuo di mezzi e componenti in esercizio è a volte limitato da vincoli di trasferimento dati o da interruzioni temporanee delle acquisizioni, rendendo necessario operare con segnali di carico sottocampionati o incompleti. Questo lavoro propone un framework computazionale per la ricostruzione di storie di carico e la conseguente...
Indentation testing is widely used for characterizing the mechanical behavior of soft solids, including elastomers, polymers, hydrogels, and biological tissues. In these materials, the response is strongly time-dependent, with the measured force depending on both the imposed displacement and the complete deformation history. Constitutive interpretation of indentation data becomes particularly...
Geometrical discontinuities in mechanical components govern fatigue performance through stress concentrations and steep stress gradients. Classical point-based approaches are not fully consistent in capturing the full range of notch geometries, leading to the conventional distinction between blunt and sharp notches treated as separate cases. The averaged Strain Energy Density (SED) approach...
Periodic truss lattices are increasingly considered for lightweight impact-mitigation applications because their macroscopic mechanical response can be tailored through a limited set of geometric parameters. However, their practical design presents two main issues: the computational cost required to generate large and consistent simulation datasets, and the difficulty of solving the inverse...
La presente attività propone un modello semi-analitico per lo studio dell’adesione reversibile tra un indentatore sferico rigido e un insieme di fibrille viscoelastiche, una configurazione di interesse sia per i sistemi di adesione biologica sia per superfici ingegnerizzate bio-ispirate. Il comportamento meccanico delle fibrille è descritto mediante un modello di solido viscoelastico standard...
Il presente lavoro descrive la valutazione sperimentale di una metodologia di Structural Health Monitoring basata sull’impiego di onde ultrasoniche guidate, applicata a un dimostratore full-scale di flaperon sviluppato nell’ambito del programma Clean Sky 2, nel contesto dell’iniziativa Next Generation Civil TiltRotor. Il dimostratore rappresenta una fase avanzata del percorso di validazione...
In recent years, data-based models have been employed across various disciplines owing to their ability to reduce time and cost while maintaining high accuracy. However, fully capturing the intricacies of complex phenomena often requires large volumes of data. This limitation motivated the researchers to develop models that respect the physical laws while benefitting from the strengths of the...
Self-healing materials are a class of advanced engineering material that can autonomously repair itself by mimicking the healing system of organic tissues. The emergence of self-healing composites has been recognised as a substantial advancement in enhancing the reusability and in extending the service life of composite structures. This emergence necessitates a comprehensive characterisation...
Abstract
The polycarbonate exhibits a very special deformation mode in tensile tests, as the plastic strain firstly flows uniformly, then localizes at a neck section, then propagates all along the specimen until the necking vanishes, and finally flows again uniformly until failure.
This feature poses significant challenges in the characterization of the hardening of polycarbonate, as...
A seguito dell'incremento della richiesta di energia, i componenti operanti negli impianti sono soggetti a cicli di temperatura e stress sempre più severi. Le moderne tecniche per la simulazione agli elementi finiti di questi componenti, geometricamente complessi, spesso si affidano a modelli datati e conservativi. Scopo dell'attività di ricerca è quindi quello di definire un modello...
Nelle applicazioni che coinvolgono giunzioni di elementi compositi a spessore sottile, il processo di co-curing è ampiamente preferito rispetto alle tecniche di giunzione tradizionali, in quanto migliora la capacità portante del giunto e induce una distribuzione degli sforzi più uniforme nella regione incollata. Tuttavia, la ridotta resistenza trasversale dei materiali fibro-rinforzati e le...
Lattice structures are a class of geometries with highly customizable mechanical properties. The resulting products are characterized by low weight and high mechanical performance, finding increasing applications in several fields such as automotive and biomedical engineering. Furthermore, their complex geometries make them ideal for advanced additive manufacturing. This work aims to...
Delayed fracture represents a crucial aspect in the design of components made of viscoelastic materials. In such materials, a crack may appear stable under a given load and start propagating only after a finite time, commonly referred to as the 'delay time'. This time is not an intrinsic material property, but depends on the entire loading history, the viscoelastic response, and the energy...
Long-rod kinetic penetrators, composed of high density materials such as tungsten heavy alloys (WHA), are designed to deliver large amounts of kinetic energy to an extremely concentrated area of the target, traveling at velocities exceeding 1000 m/s. Advanced multilayer protections with bulging effect are designed to counter this threat, disrupting the projectile by deforming in two opposite...
Le Large Deployable Structures rappresentano una tecnologia chiave per le moderne applicazioni spaziali. In tali sistemi, le reti metalliche intrecciate giocano un ruolo strutturale primario, ma il loro comportamento globale è profondamente influenzato dalle interazioni tra i singoli fili. In particolare, l’attrito e il contatto tra fili sottili determinano la rigidezza e la dissipazione...
The inverse Finite Element Method (iFEM) is a robust and efficient technique for reconstructing full-field displacements from sparse strain measurements, requiring only structural geometry, boundary conditions, and sensor data—without relying on material properties or external load information. This load-independence makes iFEM attractive for Structural Health Monitoring (SHM) and Digital Twin...
La simulazione accurata delle manovre operative di veicoli industriali è fondamentale per ridurre i costi e i tempi associati alle attività sperimentali. In questo contesto, il miglioramento della capacità predittiva dei modelli multibody con corpi flessibili, in particolare per la stima dei carichi strutturali, riveste un ruolo chiave.
Il presente studio si concentra su un carrello elevatore...
Il presente lavoro descrive un’attività di simulazione numerica finalizzata alla valutazione dei carichi dinamici indotti da fenomeni di sloshing in un serbatoio criogenico per idrogeno liquido, LH₂, soggetto a condizioni di carico rappresentative di scenari di crash secondo CS-25. L’obiettivo dello studio è analizzare l’effetto dell’interazione fluido-struttura sulla risposta dinamica del...
I magneti permanenti ed i magneti legati rivestono un ruolo centrale nelle applicazioni automotive, laddove siano richieste elevate prestazioni sia magnetiche che meccaniche. Tali magneti sono attualmente costituiti da materiali contenenti terre rare. Appare di enorme interesse, quindi, lo sviluppo di materiali magnetici innovativi privi di terre rare, in grado di sostituire queste ultime in...
Elastic wave control via mechanical metamaterials has attracted significant research interest, as these structures can exhibit unconventional dynamic properties, including phononic band gaps, arising primarily from their architecture rather than their constituent material.
Among the architectural strategies explored, fractal-based geometries, characterized by self-similarity and scale...
Blast loading represents a challenging scenario for numerical modelling, as it involves highly non-linear, high-intensity and short-duration events, typically at scales that are too small to resolve with practical numerical discretization and further complicated by material behaviour and strain-rate effects. Even for relatively simple structural configurations, obtaining consistent agreement...
The management of liquid sloshing remains a critical challenge in aerospace engineering, where fuel oscillations can significantly impair the stability and structural integrity of space vehicles. While rigid baffles are traditionally employed to mitigate these effects, flexible Anti-Sloshing Devices (ASDs) offer a promising alternative. They can potentially enhance energy dissipation through...
The strain rate- and stress state-dependent fracture behavior of high-strength AA6005-T6 aluminum sheet is characterized experimentally and numerically. Tests employed shear, hole tension, and notch tension specimens across strain rates of 10−310−3 to 500 s−1500 s−1. Positive strain rate sensitivity emerged in axial force responses for hole and notch tension specimens, with fracture limits...
Objective
Hybrid electromagnetic suspension (HEMS) is a promising levitation architecture with reduced power consumption as permanent magnets (PMs) provide a passive force bias. It represents an enabler for commercial maglev system implementation. With levitation modules arranged in a transverse-flux (homopolar) configuration, less losses are provisioned with respect to a heteropolar...
Nei sistemi aerospaziali, le linee flessibili metalliche sono ampiamente utilizzate per il trasporto di fluidi in condizioni operative severe, caratterizzate da pressione interna, vibrazioni e vincoli geometrici complessi. La modellazione strutturale di tali componenti risulta particolarmente sfidante, poiché il comportamento meccanico deriva dall'interazione tra un'anima corrugata sottile e...
La tecnica Cold Spray Additive Manufacturing (CSAM) è un innovativo processo manifatturiero che sfrutta la tecnologia Cold Spray (CS), tradizionalmente impiegata per rivestimenti e trattamenti superficiali, per la produzione additiva di componenti strutturali. La CSAM utilizza un gas inerte ad alta pressione per accelerare fino a velocità supersonica le particelle di polveri, che...
Metallic structures subjected to severe thermal transients experience irreversible thermo-mechanical effects driven by localized plastic deformation and transient heat transfer. Conventional strain-based damage models are effective in describing ductile degradation driven by plastic flow, although they do not explicitly account for the thermodynamic nature of irreversible dissipation. In the...
Questo articolo affronta l'analisi del fenomeno sismico dello sloshing in un recipiente in pressione per applicazioni nucleari. Le distribuzioni di pressione impulsiva e convettiva vengono esaminate utilizzando le normative, basate su modelli meccanici semplificati, unitamente agli spettri di risposta sismica di piano (FRS). La dinamica dello sloshing viene approfondita mediante un modello di...
The increasing demand for lightweight structures across various engineering sectors has driven a significant surge in the use of composite materials. However, predicting the behaviour of these materials under extreme conditions remains a critical challenge. Composite materials are inherently difficult to model due to their anisotropic behaviour, layered architecture, and complex damage...
L’impiego di attuatori in lega a memoria di forma (SMA), specificamente in Nitinol (NiTi), offre vantaggi unici per la strumentazione astronomica di prossima generazione, grazie all'elevata densità energetica, all'assenza di vibrazioni e alla capacità di operare in condizioni di microgravità ed ambienti estremi. Tuttavia, la natura non lineare e l'isteresi intrinseca del materiale rendono...
The design process of modern aeronautical engines requires the dynamic characterization and stress certification tests of critical components, such as the bladed disks forming the stages of compressor and turbine modules.
During these tests, the bladed disk is assembled into a spinning test rig where a predefined acceleration ramp is recreated simulating different operating conditions. In...
The simulation of high-frequency wave propagation in structural components is computationally demanding due to the need for fine spatial and temporal discretizations. Traditional numerical methods such as Finite Element Analysis (FEA) are accurate but prohibitively slow for applications requiring real-time response or extensive parametric studies, such as Structural Health Monitoring (SHM)....
Le esplosioni sottomarine (UNDEX, Underwater Explosions) rappresentano uno dei fenomeni fisici più complessi e allo stesso tempo rilevanti per l’ingegneria navale, offshore, civile e militare. Esse producono effetti dinamici che differiscono in modo sostanziale dalle esplosioni atmosferiche a causa delle proprietà fisiche dell’acqua, che presenta elevata densità e scarsa comprimibilità. Queste...
Obiettivo. Il riscaldamento laser localizzato costituisce una possibile strategia per indurre, in modo non a contatto e spazialmente controllato, una modifica dello stato tensionale residuo in componenti metallici. Se per le leghe di alluminio tale approccio è già stato ampiamente investigato, per il Ti-6Al-4V le conoscenze disponibili risultano ancora limitate, soprattutto in relazione...
Il presente lavoro analizza in dettaglio il comportamento meccanico di una ghisa sferoidale, materiale di crescente interesse grazie ai numerosi vantaggi rispetto alle ghise tradizionali e alla limitata disponibilità in letteratura di dati relativi al suo comportamento ad elevate velocità di deformazione, in particolare in condizioni di carico non uniassiali.
La caratterizzazione sperimentale...
Friction-based joints are widely employed in mechanical systems and may experience fretting damage when subjected to dynamic loading conditions. Fretting occurs when two contacting bodies undergo oscillatory relative motion with an amplitude small compared to the contact size along the sliding direction. Depending on the contact conditions, fretting damage may evolve in partial-slip or...
Obiettivi
Il principale obiettivo del presente lavoro è la validazione del risultato di tensioni residue mediante il metodo del foro incrementale (Hole-Drilling Method, HDM) in combinazione con la Digital Image Correlation (DIC), con particolare attenzione allo stato di tensione in superficie e nella prima profondità. Al fine di ottenere questa validazione, la distribuzione di tensione...
Lattice metamaterials are widely investigated as efficient lightweight energy-absorbing structures because their mechanical response can be tailored through geometry. Among them, out-of-plane extruded hexagonal lattices represent the bechmark configuration against which novel architectures for progressive collapse under compressive loading are evaluated. Most studies focus on periodic or...
In un contesto industriale caratterizzato da macchinari sempre più complessi e catene di approvvigionamento spesso incerte, garantire la continuità operativa è diventato un imperativo strategico. In questo scenario, il Cold Spray si sta affermando come una tecnologia chiave per il ripristino dimensionale e strutturale di componenti critici. A differenza delle tecniche di riparazione...
Thermoplastic composites have gained significance due to their superior properties and recycling potential. However, their mechanical performance is highly sensitive to the manufacturing process, commonly referred to as material uncertainty. In this study, thermoplastic composites of thermoplastic polyurethane (TPU) and Kevlar fabric (+45/-45) were produced via hot compression moulding, and...
Collocation-based meshless methods, and in particular the Kansa method, are increasingly adopted for the numerical solution of problems arising in physics and engineering. Their main advantage lies in the absence of a predefined mesh, allowing the solution to be constructed over a scattered set of nodes. This feature simplifies preprocessing, enhances flexibility in handling complex...
L’obiettivo del seguente lavoro è quello di investigare sperimentalmente l’influenza della temperatura nello sviluppo dei meccanismi di danneggiamento del rame OFHC ad alte pressioni e velocità di deformazione. A tal fine, sono stati condotte prove di impatto simmetrico Rod-on-Rod (RoR) tramite un cannone a gas leggero a singolo stadio per diverse velocità e temperature controllate. Durante il...
In questo lavoro sono stati sviluppati metodi per l’applicazione di strategie di manutenzione predittiva su barre irroratrici di polverizzatori agricoli trainati soggette a carichi di esercizio. Un’analisi dei modi e degli effetti di guasto (FMEA) ha evidenziato che il cedimento strutturale rappresenta la modalità di guasto predominante; di conseguenza, particolare attenzione è stata rivolta...
The rise of Quantum Computing (QC) is opening the floor to many novel engineering applications. One of the most promising applications in mechanical engineering is the Quantum Finite Element Method (QFEM), which leverages quantum technology to solve large-scale models that would be computationally prohibitive for classical solvers. However, practical use of QFEM is strongly influenced by the...
La crescente diffusione dei materiali compositi nei settori automotive, ferroviario e aerospace ha reso sempre più rilevante la caratterizzazione della crashworthiness di strutture leggere soggette a carichi impulsivi. In particolare, nei compositi laminati, l’assorbimento energetico durante impatti sul bordo è fortemente influenzato dai fenomeni di delaminazione interlaminare, propagazione...
Cold spray has emerged as a promising technique for surface metallization and coating, and has been explored for near-net-shape manufacturing applications. The conventional cold spray process faces limitations, including rough surfaces, limited feature resolution, and high energy consumption due to accelerating particles to supersonic velocities using heated gas. To address these challenges,...
Energetic materials are substances that undergo rapid chemical reactions when subjected to an appropriate stimulus, releasing substantial amounts of energy, heat, and gas. This class of materials finds various applications, including pyrotechnics, explosives, and rocket propellants. Energetics are intrinsically linked to shock wave propagation phenomena: while their chemical reaction often...
I biocompositi a matrice polimerica rinforzati con fibre naturali rappresentano un'alternativa sostenibile ai compositi tradizionali, ma presentano limitazioni note legate alla scarsa adesione fibra-matrice, con conseguenti effetti negativi sulle prestazioni meccaniche. L'efficace incorporazione e dispersione omogenea di nanoparticelle può aumentare la tenacità della matrice e migliorare...
Smart metamaterials, featuring dynamically tunable mechanical properties, represent a promising frontier in structural engineering and advanced robotics. Tunable properties can be introduced through several approaches, e.g., by designing geometric instability mechanisms, by embedding actuators within metamaterials, or by pre-tensioning lattice metamaterial struts.
In this context, this study...
Il ritmo con cui l’industria aerospaziale è chiamata a sviluppare nuovi prodotti è in costante aumento, a causa della crescita dei programmi di ricerca, del numero di aziende del settore e della competizione sempre più intensa. Di conseguenza, la fase di progettazione, in particolare quella concettuale, che comporta il confronto tra configurazioni alternative al fine di individuare la...
I serbatoi flessibili aeronautici richiedono elevata crashworthiness per prevenire perdite di carburante in caso di impatto. I materiali tradizionali, pur offrendo elevati carichi di rottura, presentano una ridotta deformabilità. Questo lavoro presenta lo sviluppo e la validazione sperimentale di una nuova generazione di tessuti gommati innovativi, funzionalizzati per massimizzare l'energia...
Con questo studio abbiamo confrontato due differenti tipologie di analisi utilizzabili per la verifica di resistenza a fatica e creep di componenti di turbine a vapore. Nell’ambito di energy transition e di un mercato energetico sempre più competitivo, la valutazione della resistenza a creep fatica di componenti di turbomacchine continua ad essere un tema di ricerca di rilevanza industriale....
ABSTRACT
This work investigates the potential of acoustic metamaterials to outperform a conventional sound insulation package on the Piaggio P.180 aircraft, in terms of vibroacoustic attenuation at the blade pass frequency (BPF) and its harmonics, under strict constraints on mass and available installation volume. The approach integrates analytical metamaterial design and sizing, impedance...
Il presente lavoro riguarda la caratterizzazione sperimentale e la modellazione numerica di un composito a fibra di carbonio lunga discontinua, prodotto internamente e assimilabile a un sistema Carbon Forged/SMC. L’obiettivo principale è valutare la risposta piezoresistiva del materiale e sviluppare un modello agli elementi finiti in grado di rappresentarne l’eterogeneità mesostrutturale, con...
Contact mechanics represents a topic of primary importance in mechanical engineering and tribology, with direct implications for the design and analysis of critical components in several application fields, including aerospace, automotive, and biomedical engineering. The increasing use of soft materials, such as those employed in sealing systems, tires, and soft robotics devices, leads to...
Passive safety components in racing automotive vehicles operate at the intersection of lightweight, structural efficiency, and energy absorption. Although in motorsport applications, carbon fibers remain the standard composite reinforcements with demonstrated mechanical performance and guaranteed structural integrity, growing sustainability requirements have spurred interest in alternative...
I biocompositi a matrice polimerica rinforzati con fibre naturali rappresentano un'alternativa sostenibile ai compositi tradizionali, ma presentano limitazioni note legate all'elevato assorbimento di umidità e alla scarsa adesione fibra-matrice, con conseguenti effetti negativi sulle prestazioni meccaniche. L'efficace incorporazione di nanoparticelle può aumentare la tenacità della matrice e...
La principale misura progettuale adottata per la riduzione del rischio dei macchinari è la disattivazione dei componenti mobili della macchina per garantire uno "stato di arresto sicuro".
Per i componenti sottoposti a carico gravitazionale lungo l'asse di moto (Gravity Loaded Axis - GLA),deve essere considerata, nella valutazione del rischio, anche la possibile caduta libera in stato...
La movimentazione dei treni delle metropolitane nei depositi avviene in condizioni di tracciato assai diverse da quelle in linea. Spesso si usa un armamento più leggero, traverse più distanziate, curve di raggio molto stretto, notevoli allargamenti di scartamento. La presenza di sghembi è frequente, e considerando la bassa velocità, il basso carico assiale (fino a 4 t/ruota) e le condizioni di...
