“If we knew what it was we were doing, it would not be called research, would it?" - Albert Einstein
Competenza e tematiche.
Le competenze del Gruppo di Costruzione di Macchine sono il risultato delle diverse esperienze professionali maturate nel corso degli anni, in ambito lavorativo ed accademico, presso centri di ricerca, istituzioni ed aziende nazionali ed internazionali.
In molti casi, proprio l'esperienza presso laboratori stranieri ha consentito non solo di acquisire tecniche e conoscenze all'avanguardia ma di sviluppare una diversa sensibilità relativamente al modo di pianificare la ricerca ed alla necessità di veicolarla sempre verso un utilizzatore finale.
Oltre ai temi tipici del settore, la tematica di ricerca principale è quella dello studio del comportamento meccanico dei materiali in condizioni estreme, ed in particolare:
INTEGRITA' STRUTTURALE
Il danno da deformazione plastica nei materiali metallici è principalmente riconducibile alla nucleazione e crescita di microcavità indotte dallo scollamento di inclusioni, precipitati e seconde fasi dalla matrice duttile, o, nel caso dei metalli puri, dall'impilaggio di dislocazioni a bordo grano con conseguente emissione di ulteriori loop dislocazionali. I meccanismi di danneggiamento sono molteplici, complessi e spesso accoppiati. Nella meccanica dei continui danneggiati lo stato di danno nel materiale viene omogeneizzato e trattato attraverso gli effetti che lo stato generalizzato di danno produce sulla risposta del materiale vergine. In questo contesto, è' stato sviluppato un modello CDM per il danno da plasticità e creep. Tale formulazione, attraverso la definizione di un unico potenziale di danno, è in grado di descrivere leggi di evoluzione del danno di forma qualunque.ALTA TEMPERATURA E CREEP
E' stato sviluppato un modello di creep in grado di prevedere l'evoluzione del minimo rateo di creep, su un ampio campo di sforzi e temperature, sulla base della cinetica dei meccanismi (diffusionali e dislocazionali) responsabili dell'accumulo di deformazione ad alta temperatura. Il modello è derivato a partire da concetti di meccanica dislocazionale ed una delle caratteristiche della formulazione adottata è quella di mantenere una struttura di tipo legge di potenza, tipo Norton, in cui l'esponente è anch'esso funzione dello sforzo applicato. Questa modellazione è stata poi estesa al caso del creep primario attraverso l'introduzione di una dipendenza dell'energia di attivazione dallo sforzo interno. Infine, la modellistica è stata estesa al caso del creep terziario, attraverso l'introduzione di una modellazione a danno che discrimina tra danno da microvuoti ed evoluzione della microstruttura.
DINAMICA DELL'IMPATTO
La dinamica dell'impatto, o più in generale la fisica dello shock, si occupa dello studio del comportamento dei materiali in presenza di urti intensi, elevate pressioni dinamiche, grandi deformazioni, ed elevate velocità di deformazione. Questo tipo di fenomeni sono tipici dei processi di impatto veloce ed iperveloce, frattura e frammentazione, vapori, e detonazione di esplosivi.Gli strumenti principali della fisica dello shock sono i codici di calcolo, comunemente indicati con il termine di hydrocodes, e le facilities sperimentali (principalmente cannoni a gas). Questi strumenti sono fondamentali per lo studio e la comprensione dei processi di generazione e propagazione delle onde di pressione nei solidi, delle condizioni di frattura e cedimento inregime dinamico, per la progettazione di sistemi d'arma ed applicazioni balistiche in generale (armor design, ballistic protection, contenimenti, etc..).
La nostra attività è focalizzata sulle seguenti aree:
- modellazione costitutiva di materiali in regime dinamico;
- modellazione dei processi di rottura e frammentazione;
- utilizzo di codici di calcolo sia idrodinamici (Autodyn, LS-DYNA, MSC.DYTRAN) sia tradizionali (MSC.MARC);
- progettazione ed esecuzione di prove sperimentali
MATERIALI NON CONVENZIONALI
La nostra attività di ricerca si concentra inoltre sulla caratterizzazione e modellazione di materiali non convenzionali tra cui: gomme ed elastomeri, compositi ingegnerizzati, tessuti biologici. L'approccio seguito consiste: nella selezione della formulazione matematica più idonea a descrivere la risposta del materiale, nella pianificazione e realizzazione di prove di caratterizzanione e di validazione del modello, implementazione in codici di calcolo.