Sviluppo e validazione di procedure di inizializzazione del danno per analisi FEM di laminati compositi

L'impegno sperimentale richiesto per lo sviluppo di strutture aerospaziali in composito con capacità di tolleranza del danno potrebbe essere significativamente ridotto se, per lo studio ingegneristico di complesse strutture danneggiate, fossero usate opportune simulazioni numeriche. Generalmente le simulazioni agli Elementi Finiti (FE) di strutture con danno da impatto seguono un approccio che richiede risorse computazionali molto grandi, al fine di riprodurre complessi scenari di danneggiamento. Una metodologia numerica, capace di ricostruire questo tipo di scenari usando dati provenienti da precedenti simulazioni d'impatto o NDI, potrebbe migliorare notevolmente il processo utilizzato per la simulazione di strutture danneggiate in composito. Il lavoro di tesi propone una metodologia per inizializzare variabili di danno in analisi numeriche, svolte allo scopo di valutare la propagazione del danno e che siano potenzialmente capaci di stimare la resistenza residua di strutture danneggiate. La procedura è stata sviluppata con il software FE ABAQUS e usa la subroutine SDVINI per inizializzare le variabili di danno; queste sono definite attraverso una subroutine user-material (UMAT) che fornisce i modelli costitutivi della lamina e degli strati inter-laminari. Sebbene la tecnica proposta possa occuparsi di danneggiamenti intra- e inter-laminari, il lavoro di tesi è stato focalizzato sulle delaminazioni. Una legge di tipo tracton-separation è stata definita e scritta all'interno di una UMAT, che fornisce le capacità d'inizializzazione del danno agli elementi coesivi di ABAQUS. Sono presentati i risultati provenienti da diversi test-case con complessità crescente, al fine di valutare la procedura d'inizializzazione del danno e verificarne le performance per differenti modi d'apertura. Il primo test-case è basato su piastre simili a campioni di cui esistono dati in letteratura e riguarda una delaminazione circolare artificiale. L'ultimo test-case è un pannello irrigidito che, aggiungendo la tipica complessità delle strutture aerospaziali, resta ancora trattabile con un approccio di simulazione sequenziale, i cui risultati sono usati come termine di paragone