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Valutazione del danneggiamento di materiali compositi mediante l’uso del metodo termografico
No full textI materiali compositi sono largamente usati per applicazioni strutturali grazie alle loro eccellenti proprietà
meccaniche unite ad un peso contenuto. Il comportamento meccanico di questi materiali è influenzato da un gran
numero di parametri, sia di processo che relativi alle prove sperimentali. La tipologia e la direzionalità del carico
applicato influiscono sulla modalità di cedimento che si manifesta come: i) cedimento della matrice per
propagazione di cricche, ii) cedimento dell’interfaccia fibra-matrice, iii) delaminazione, iv) rottura delle fibre, v)
inflessione per carico di punta (in compressione). Nel corso di questo studio, sono state effettuate prove statiche
su laminati compositi in fibra di vetro con diverse sequenze di laminazione. L’uso di una termocamera, durante
le prove meccaniche, ha permesso di individuare un parametro energetico (la temperatura) per la valutazione del
danneggiamento dei materiali. Mediante il metodo termografico è stato possibile eseguire delle analisi sia di tipo
qualitativo che quantitativo in tempi relativamente brevi
DETERMINAZIONE DI UN PARAMETRO ENERGETICO PER DESCRIVERE IL DANNEGGIAMENTO DI MATERIALI COMPOSITIFIBRORINFORZATI
No full textI materiali compositi utilizzati in ambito strutturale sono, in genere, di tipo fibrorinforzato; così come i materiali tradizionali (i.e. metalli), presentano il problema della fatica. L’applicazione di carichi ciclici può, infatti, dare origine a danneggiamenti causando il cedimento finale, anche per carichi inferiori alla resistenza statica del materiale. Essendo le rotture per fatica molto frequenti, esistono vari studi riguardanti il comportamento a fatica di questi materiali. Tuttavia, il comportamento dei compositi è più complesso rispetto a quello di materiali metallici, prevalentemente a causa dell’anisotropia; ciò rende difficile avere dei metodi generali utili in fase di progettazione per poter effettuare delle previsioni. Di recente si sta affermando l’uso di tecniche di monitoraggio non distruttivo per studi riguardanti la fatica dei materiali compositi. In questa memoria è mostrato l’uso della termografia a infrarossi per il monitoraggio di prove statiche e dinamiche. Il fine di questo lavoro è di studiare l’evoluzione del danneggiamento dei materiali compositi in diverse condizioni di carico e trarne delle informazioni utili sul comportamento a fatica
Determinants of bone damage: an ex-vivo study on porcine vertebrae
No full textData set of the study "Determinants of bone damage: an ex-vivo study on porcine vertebrae
Determinants of bone damage: an ex-vivo study on porcine vertebrae
No full textData set of the study "Determinants of bone damage: an ex-vivo study on porcine vertebrae
MONITORAGGIO NON-DISTRUTTIVO DI UNA PROTESI DA CORSAMEDIANTE TERMOGRAFIA IMPULSATA
No full textA partire dagli anni settanta, la rilevante presenza di invalidi ha dato una grande spinta alla ricerca nel campo delle protesi. L’innovazione tecnologica nel settore ha portato alla produzione delle prime protesi, tuttora sul mercato, ad accumulo e restituzione di energia. La possibilità di realizzare questi componenti, con adeguate caratteristiche meccaniche e in grado
di garantire una certa risposta elastica, è stata data dall’impiego dei materiali compositi. Dato il costante numero di persone che ogni anno subiscono un’amputazione, in seguito a problemi
diabetici e vascolari o ad incidenti, la ricerca in questo campo continua, ed è sempre più legata alle aziende produttrici. L’obiettivo primario della ricerca riguarda la realizzazione di un
componente protesico che sia in grado di replicare in toto un arto sano. Oggi si cercano nuove soluzioni volte ad aumentare l’efficienza energetica, migliorando la risposta elastica e
cercando di replicare l’andatura dell’arto sano. Attualmente la quasi totalità delle protesi da corsa sul mercato è realizzata in materiale composito fibrorinforzato. Essendo richieste
performance elevate, per questa applicazione sono utilizzati materiali molto performanti e di alta qualità; ciò ne aumenta i costi, rendendole di conseguenza non accessibili a tutti. Di
recente, sta prendendo piede la diffusione di tecniche di monitoraggio non distruttivo (NDT) per il controllo di qualità di componenti in materiale composito ad alte prestazioni, utilizzati per lo più in ambito sportivo. E’ il caso delle auto, delle bici da corsa, ed anche delle protesi da corsa. L’uso di queste tecniche è importante per garantire un accurato controllo di qualità; può, altresì, essere utile per effettuare controlli periodici su componenti, evitandone sostituzioni anticipate o riparazioni non necessarie. Il presente lavoro riguarda lo studio di una
protesi da corsa per amputati transtibiali. La protesi studiata è stata utilizzata in precedenza da un atleta e considerata a “vita finita”. In questo studio si è deciso di utilizzare, come tecnica di
monitoraggio non distruttivo, la termografia a infrarossi. Il fine di questo lavoro è di rivelare l’eventuale presenza di difetti e di evidenziare le zone maggiormente sollecitate, per eseguire
in futuro studi di ottimizzazione del materiale e della geometria del componente
DAMAGE MONITORING IN COMPOSITE MATERIALS BY MEANS OF IR-THERMOGRAPHY AND ACOUSTIC EMISSION
No full textStudi sul danneggiamento dei materiali compositi e sulla ricaduta di esso sulle proprietà meccaniche sono sempre più richiesti, dato l’ampio uso di questi materiali per applicazioni in ambito strutturale. Tuttavia, la natura complessa di questi materiali e la loro intrinseca anisotropia, rende necessaria l’esecuzione di una serie di prove per una completa caratterizzazione. Di recente si sta diffondendo, nell’ambito della ricerca, la combinazione di prove meccaniche e tecniche non distruttive, finalizzata ad ottenere un maggior numero di informazioni sul danneggiamento di un materiale, da un punto di vista sia meccanico che energetico. Questo lavoro mostra l’applicazione di due tecniche non distruttive, la termografia a infrarossi e l’emissione acustica, per il monitoraggio del danneggiamento durante prove statiche di tenacità eseguite su provini in materiale composito (matrice epossidica rinforzata con fibre di vetro e carbonio) in presenza di un difetto. Scopo di questo lavoro è di trovare un legame tra il comportamento meccanico e la risposta energetica del materiale
Understanding the structure-property relationship in cortical bone to design a biomimetic composite
Full text linkBone is a hot topic for researchers, interested in understanding the structure-related properties of the tissue and the effect of aging, disease and therapies on that. A thorough understanding of the mechanical behavior of bone can be helpful to medical doctors to predict the fracture risk, but it can also serve as a guideline for engineers for the design of de novo biomimetic materials. In this paper, we show a complete characterization of cortical bone under static loading (i.e. tensile, compressive, three-point bending) and we carried out tests in presence of a crack to determine the fracture toughness. We performed all the tests on wet samples of cortical bone, taken from bovine femurs, by following the ASTM standards designed for metals and plastics. We also performed microscopic observations, to get an insight into the structure-property relationship. We noted that the mechanical response of bone is strictly related to the microstructure, which varies depending on the anatomical position. This confirms that the structure of bone is optimized, by nature, to withstand the different types of loads generally occurring in different body areas. The same approach could be followed for a proper biomimetic design of new composites
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