Dal­la spe­ri­men­ta­zio­ne mec­ca­ni­ca in la­bo­ra­to­rio al "vir­tual te­sting"

Costozero - - Sommario - 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

Macchina per pro­ve di fa­ti­ca mul­tias­sia­le

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