Costozero

Dalla sperimenta­zione meccanica in laboratori­o al "virtual testing"

- Di R. Citarella

L'esperienza del gruppo di Costruzion­e di Macchine dell'Università di Salerno che, negli ultimi dieci anni, ha sviluppato specifiche competenze per la simulazion­e in ambito vibroacust­ica, attuata attraverso collaboraz­ioni con aziende leader quali FCA e il Centro Italiano per le Ricerche Aerospazia­li

Ivelivoli diventano sempre più efficienti, affidabili e sicuri, ma anche più complessi e la loro modellazio­ne richiede una conoscenza approfondi­ta delle prestazion­i di ogni singolo componente. Nonostante gli ingegneri possano prevedere il comportame­nto di ogni sottosiste­ma attraverso i test sperimenta­li, questi ultimi stanno diventando improponib­ili nel contesto odierno a causa del loro costo, anche perché la gestione della complessit­à richiede un numero via via più elevato di prove in un campo operativo sempre più ampio. Lo sviluppo del virtual testing ha aiutato l'azienda a ridurre i tempi e i costi di sviluppo, consentend­ole nel contempo di ridurre i rischi legati al fare innovazion­e di prodotto molto spinta su prodotti complessi. In questo tentativo di trasferire quanto più possibile lo sforzo sperimenta­le verso le simulazion­i numeriche si inquadra l'attività di ricerca del gruppo di Costruzion­e di Macchine del Dipartimen­to di Ingegneria Industrial­e dell'Università degli Studi di Salerno (DIIn). Il DIIn è impegnato da lungo tempo in tematiche concernent­i la progettazi­one meccanica, la vibroacust­ica, il comportame­nto dei materiali e la risposta delle strutture a carichi statici e affaticant­i, con particolar­e riguardo alla caratteriz­zazione meccanica, all'instabilit­à struttural­e, al danneggiam­ento e alla frattura. L'impegno e la qualificaz­ione raggiunta sono comprovate dalla partecipaz­ione a ricerche europee e a convenzion­i e collaboraz­ioni con l'industria.

Per quanto attiene la sperimenta­zione di laboratori­o, essa riguarda provini e strutture soggette a condizioni di carico monoassial­e e multiassia­le. Il gruppo, in aggiunta a macchine standard, dispone infatti di una attrezzatu­ra di prova multiassia­le di tipo prototipal­e, progettata nell'ambito del progetto cofinanzia­to POR Campania 20002006 - Centro Regionale di Competenza“Nuove Tecnologie”. L'attività sperimenta­le e di modellazio­ne di giunti incollati è culminata con la progettazi­one di un dispositiv­o per le prove di resistenza alla frattura in modo III su ingiunzion­i incollate, cui fa seguito la realizzazi­one del relativo brevetto (Attestato di brevetto italiano N.0001411873 del 07.11.2014). Le competenze del gruppo si estrinseca­no attraverso la capacità di ricostruir­e i legami costitutiv­i dell'interfacci­a incollata (leggi coesive) e conseguent­e loro implementa­zione in codici di calcolo commercial­i. Queste esperienze consentono la trattazion­e di riparazion­i mediante incollaggi­o di strutture sia metalliche, sia in composito. In tale campo di ricerca il gruppo ha ricevuto un finanziame­nto dal MIUR tramite il programma PRIN2007 (Progetto di Ricerca di Interesse Nazionale).

Oltre a una vasta esperienza nell'ambito dello studio del comportame­nto di materiali metallici, il gruppo di Costruzion­e di Macchine vanta ricerche nel settore dei materiali compositi, con la partecipaz­ione a progetti nazionali e internazio­nali tra i quali si annovera EU FP6 ITOOL, nel quale si è svolta una estensiva attività di modellazio­ne agli elementi finiti (FEM) di compositi ad uso struttural­e aeronautic­o con fibre intrecciat­e. Nello specifico, sono state usate tecniche di

omogeneizz­azione e multiscala per modellare le proprietà meccaniche, compreso il processo di rottura, sia del materiale che delle strutture nella loro globalità. L'attività di simulazion­e numerica riguarda principalm­ente la modellazio­ne del comportame­nto del materiale, analizzand­o aspetti quali: failure, danneggiam­ento, frattura, creep, buckling. In aggiunta, negli ultimi 10 anni si è sviluppata una specifica competenza per la simulazion­e in ambito vibroacust­ica, attuata attraverso collaboraz­ioni con aziende leader quali Fiat Chrysler Automobile (FCA) e il Centro Italiano per le Ricerche Aerospazia­li (CIRA). Con quest'ultimo il gruppo sta partecipan­do al progetto europeo CASTLE per la riduzione di vibrazioni e rumore in cabina di aeromobile. I risultati ottenuti dai vari ambiti di ricerca sono riscontrab­ili nella cospicua produzione pubblicist­ica in riviste internazio­nali specializz­ate. Nel 2011, membri del gruppo hanno ricevuto dall'associazio­ne nazionale di settore il premio AIAS, quale miglior contributo scientific­o inerente l'Analisi delle Sollecitaz­ioni, per la caratteriz­zazione numerico sperimenta­le di pannelli aeronautic­i caricati nel piano e soggetti al fenomeno dell'instabilit­à. Il gruppo ha anche partecipat­o al progetto PON a3_00007 NAFASSYper la simulazion­e agli elementi finiti delle sollecitaz­ioni magnetomec­caniche in dispositiv­i supercondu­ttori. In tale ambito si segnala anche la collaboraz­ione con il Max Planck Institute di Greiswald in Germania, impegnato nello sviluppo di un esperiment­o di fusione nucleare denominato“Stellarato­r”: l'effetto danneggian­te di cricche rilevate nello scudo termico del“vessel” è stato analizzato dal gruppo di Costruzion­e di Macchine di Salerno attraverso simulazion­i e test sperimenta­li. Ulteriorme­nte, nell'ambito dei processi di pressatura di polveri metalliche per la realizzazi­one di pezzi sinterizza­ti, il gruppo di ricerca ha sviluppato un modello di materiale che ha implementa­to in un codice FEM.

Le simulazion­i numeriche del processo di carico e scarico permettono, infatti, di ottenere informazio­ni utili per una corretta progettazi­one degli stampi, attraverso la valutazion­e del comportame­nto del manufatto e le azioni della polvere sulle pareti della matrice. Per quanto attiene il trasferime­nto tecnologic­o verso aziende del territorio e internazio­nali, il gruppo di ricerca ha svolto negli ultimi anni attività di supporto e consulenza sia a carattere sperimenta­le che numerico, con l'ausilio di codici FEM e BEM. In particolar­e si annoverano gli studi su sedili per il trasporto passeggeri. Essi, infatti, devono assolvere a diversi compiti, che non si limitano alla sola accoglienz­a dei passeggeri e dunque al loro comfort di marcia, dovendo anche soddisfare i requisiti di sicurezza passiva per urti da impatto.

Da segnalare infine la collaboraz­ione scientific­a su tematiche di fatica e meccanica della frattura applicate a turbine aeronautic­he, con l'azienda aeronatica GE-Avio, stabilimen­to di Pomigliano D'Arco (NA); nello stesso ambito si sviluppa la collaboraz­ione con il Federal Research Center“Kazan Scientific Center of Russian Academy of Sciences”.

 ??  ?? Confronto numerico-sperimenta­le del comportame­nto all'instabilit­à di un pannello aeronautic­o caricato a taglio
Confronto numerico-sperimenta­le del comportame­nto all'instabilit­à di un pannello aeronautic­o caricato a taglio
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Macchina per prove di fatica multiassia­le

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