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Studio numerico sperimentale del processo per infusione di resina per applicazioni aeronautiche
No full textNel lavoro di tesi dal titolo “Studio numerico sperimentale del processo per infusione di resina per applicazioni aeronautiche” è stata sviluppata una approfondita ricerca bibliografica sulla tecnologia RIFT (Resin Infusion under Flexible Tool) per la realizzazione di componenti in materiale composito.
Successivamente si è posta l’attenzione su un codice FEM (RTM-Worx della Polyworx) in grado di simulare il processo di infusione, supportandolo con un’estesa campagna di prove sperimentali volte sia allo scopo di soddisfare le esigenze di input del suddetto programma sia alla sua validazione. Infine si è posta l’attenzione sulla realizzazione in fibra di carbonio di due componenti di tipo aeronautico: una C-Frame (elemento strutturale del tronco di fusoliera) ed il cassone di un profilo alare, progettando e realizzando prima di tutto gli opportuni stampi di formatura e successivamente fabbricando i componenti suddetti dopo una fase di ottimizzazione sviluppata tramite il codice FEM
STUDIO TEORICO E SPERIMENTALE DELLA TECNOLOGIA DI PULTRUSION
No full textIn questo lavoro di tesi di dottorato di ricerca saranno presentati i risultati dell’attività, svolta presso il Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, concentrata sullo studio del miglioramento della tecnologia di pultrusione per la fabbricazione di elementi a
simmetria cilindrica in materiali compositi.
La tesi a partire dalla descrizione del processo tradizionale ne segue le tappe fondamentali dello sviluppo tecnico e scientifico. Nel 1951 si ebbe il deposito del primo brevetto negli USA mentre negli anni successivi e specialmente negli ultimi venti anni si è avuto un incremento costante in diversi settori di mercato anche in Europa. Una breve analisi della situazione attuale e futura del mercato dei prodotti pultrusi è stata affrontata anche in considerazione al mercato globale e al rafforzarsi delle potenze asiatiche emergenti, Cina ed India, nel settore tecnologico-produttivo.
Lo studio della bibliografia tecnica e scientifica disponibile ha consentito di ampliare le conoscenze sulla modellazione del processo di pultrusione al fine di verificare l’influenza dei parametri che concorrono alla realizzazione dei profili dei manufatti pultrusi.
Sono state approfondite, in questa fase, sia le conoscenze sui principali fenomeni che regolano il processo e come essi interagiscono tra loro che le conoscenze sulle
tecniche di modellazione numeriche. Studio teorico e sperimentale della tecnologia di pultrusione
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Dagli studi condotti e da una idea originale è stato studiato un nuovo tipo di processo
per pultrusione indicato nella presente tesi come “pultrusione a step”. Lo studio di questo processo è stato affrontato con lo sviluppo di un modello numerico e con la successiva ampia sperimentazione realizzata su di un impianto prototipale appositamente sviluppato e realizzato
Determinazione della potenza in un processo di laminazione con calibri
No full textLa tesi ha visto lo studio del processo di laminazione con l'utilizzo di calibri per l'ottenimento di profili con varie forme.
Sono state effettuati studi su alcuni aspetti per lo sviluppo di modelli analitici e verifiche con tecniche numeriche agli elementi finiti
SVILUPPO DI PROCEDURE NUMERICHE PER LA SIMULAZIONE DI TRATTAMENTI TERMICI AD INDUZIONE SU MANUFATTI DI GRANDI DIMENSIONI CON PREVALENTE SVILUPPO ASSIALE
No full textNell’ambito delle tecnologie meccaniche la trattazione dei procedimenti induttivi, e la determinazione dei parametri chiave di processo, sono spesso affrontati sulla base di meri studi empirici e sulla competenza pratica degli esperti, applicabile il più delle volte solo ad una casistica standard. Ciò è vero a maggior ragione per trattamenti di tipo scanning, cioè con una traslazione relativa tra induttore e parte. Essendo improponibile una soluzione in forma chiusa delle equazioni che governano i fenomeni coinvolti, negli ultimi anni si è intensificato l’uso della modellazione numerica per un approccio più scientifico e sistematico del problema. Questo lavoro descrive lo stato dell’arte delle conoscenze teoriche, empiriche e di calcolo numerico della fase di riscaldamento induttivo e, attraverso lo studio applicato ad un caso non standard, giunge alla definizione di un modello numerico per la simulazione di un processo scanning e la determinazione dei suoi parametri ottimali
Study of a three point-bending specimen for shear characterisation of sandwich cores
No full textA sandwich beam loaded in three-point bending (TPB) was employed for the shear characterization of foam cores destined to structural sandwich application. In the design of the specimen, particular care was taken to avoid measurement errors deriving from the flexural component of the displacement and from the de Saint Venant's effects, yet retaining the simplicity in the formulae for data reduction. Using the new method, experimental tests were carried out on a PVC foam 55 Kg/m3 in density. For comparison, shear characterization tests were also performed according to ISO 1922. The results obtained demonstrate that, when the core shear modulus is considered, TPB and ISO 1922 can provide practically coincident results. However, TPB yielded a shear strength about 20% higher than the ISO Standard, together with a shear strain at failure that is 10% lower. The failure modes observed suggest that the core shear behavior is better represented by TPB, whereas ISO 1922 is unsuitable to correctly measure the core shear strength
Comparison of Tensile Strength of Composite Material Elements with Drilled and Molded-in Holes
No full textAbstract. Holes are generally obtained through drilling operations; this causes a property decrease for polymer composites reinforced by fibers, brought about by damage due to fiber continuity interruption, and to delamination between the laminate layers. In this study, specimens with circular holes, both drilled and molded-in, obtained in different ways, are tested in order to investigate on whether it is possible to avoid the decrease in mechanical properties of components with holes. In particular, a number of laminates were manufactured by RIFT (Resin Infusion under Flexible Tool), a closed mold process capable of obtaining large and complex forms, impregnating, under vacuum, a dry preform placed on the rigid mold. At specific points of these laminates, molded-in holes are generated during the resin infusion phase, operating in two different ways: displacing or cutting the fibers in the dry preform. Tensile tests were carried out in order to compare the mechanical properties of elements in composite materials which have molded-in holes generated during the impregnation process, with the properties of those with holes produced after the resin cure by drill operations
Automated Procedure for Roll Pass Design
No full textAbstract. The aim of this work has been to develop an automatic roll pass design method, capable of minimizing the number of roll passes. The adoption of artificial intelligence technologies, particularly expert systems, and a hybrid model for the surface profile evaluation of rolled bars, has allowed us to model the search for the minimal sequence with a tree path search. This approach permitted a geometrical optimization of roll passes while allowing automation of the roll pass design process. Moreover, the heuristic nature of the inferential engine contributes a great deal toward reducing search time, thus allowing such a system to be employed for industrial purposes. Finally, this new approach was compared with other recently developed automatic systems to validate and measure possible improvements among them
Study of a three point-bending specimen for shear characterisation of sandwich cores
No full textA sandwich beam loaded in three-point bending (TPB) was employed for the shear characterization of foam cores destined to structural sandwich application. In the design of the specimen, particular care was taken to avoid measurement errors deriving from the flexural component of the displacement and from the de Saint Venant's effects, yet retaining the simplicity in the formulae for data reduction. Using the new method, experimental tests were carried out on a PVC foam 55 Kg/m3 in density. For comparison, shear characterization tests were also performed according to ISO 1922. The results obtained demonstrate that, when the core shear modulus is considered, TPB and ISO 1922 can provide practically coincident results. However, TPB yielded a shear strength about 20% higher than the ISO Standard, together with a shear strain at failure that is 10% lower. The failure modes observed suggest that the core shear behavior is better represented by TPB, whereas ISO 1922 is unsuitable to correctly measure the core shear strength
Optimization of robotic arms made of a fibre composite material for a maximun fundamental frequency
No full textThe paper deals with the design of a composite arm, to be employed in the architecture of industrial, measuring robots. Based on the real working conditions, the arm is reduced to a cantilever beam, shaped as a thin walled tube, supporting a mass at the free end. An optimization study is carried out, aiming to determine the laminate properties capable of providing the maximum fundamental frequency (FF) in bending. The optimization relies on an approximate solution, obtained by modifying the Rayleigh energy method to account for the shear effect. It results in a closed-form formula, explicitly correlating FF with composite elastic properties. Two classes of laminates, namely (± θ)sand ( 0 ± 45n)s, are examined in order to assess their ability to fulfil the requirement of a maximum FF value. Moreover, the advantages and drawbacks of composites compared to metals are highlighted for the application under concern. Finally, the validity of the proposed solution is demonstrated by comparison with the results of a finite element analysis
Bearing Behavior of Drilled and Molded-in Holes
No full textAbstract Glass/epoxy composites were manufactured using RIFT (Resin Infusion under
Flexible Tool), a closed mould process capable of obtaining large and complex forms, by
impregnating, under a vacuum, a dry preform placed on a flat rigid mould. At certain points
of these composite laminates, molded-in holes were made in the dry perform before the
resin infusion phase, using two different methods: displacing or cutting the yarn of the
fibers. After the resin treatment, other holes were made in the same laminates by drilling.
Single-point pin-loaded specimens, cut from laminates, were tested for different values of
specimen width-to-hole diameter ratio (W/D) and edge distance-to-hole diameter ratio. In
the results of the experiment, the specimens with molded in holes made by displacing the
fiber yarn showed higher bearing strength values
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