RICERCHE A REGGIO EMILIA SUI SISTEMI DI GIUNZIONE

Presentazione sul tema: "RICERCHE A REGGIO EMILIA SUI SISTEMI DI GIUNZIONE"— Transcript della presentazione:

1 RICERCHE A REGGIO EMILIA SUI SISTEMI DI GIUNZIONE
D. Castagnetti, A. Spaggiari, E. Dragoni DISMI - Università di Modena e Reggio Emilia Gruppo di Lavoro AIAS “Tecniche di Giunzione” Reggio Emilia – Aprile 2009

2 AMBITO Calcolo di grandi costruzioni incollate
Previsione del comportamento strutturale Metodologie efficienti agli elementi finiti Caratterizzazione adesivi

3 SOMMARIO Attività di modellazione Attività di caratterizzazione

4 SOMMARIO Attività di modellazione Attività di caratterizzazione

5 Combinare i vantaggi dei due metodi
MOTIVAZIONE Veloce ma impreciso Combinare i vantaggi dei due metodi Preciso ma inefficiente

6 SCOPO Sviluppare metodi numerici
semplici, efficienti, generali, portabili, precisi per analisi strutturale in grandi costruzioni incollate verifica a resistenza dell’incollaggio previsione del collasso della struttura

7 METODO Modello intensivo Modello ridotto Tied nodes Cohesive elements

8 FASI ATTIVITA’ Analisi Computazionale Sperimentale Elastica X
Post-elastica

9 FASI ATTIVITA’ Analisi Computazionale Sperimentale Elastica X
Post-elastica

10 ANALISI ELASTICA Buona previsione delle tensioni elastiche
(Castagnetti, Dragoni, IJAA 2008) B A A B

11 ANALISI POST-ELASTICA
Buona previsione delle tensioni post-elastiche (Castagnetti, Dragoni, Spaggiari, in stampa su JAST) 100 200 300 400 500 600 700 Δ Tempo di CPU Forza (N) Riduzione media del tempo di analisi di 50 volte Metodo EF completo Metodo EF ridotto 2 4 6 8 10 Spostamento (mm)

12 FASI ATTIVITA’ Analisi Computazionale Sperimentale Elastica X
Post-elastica

13 FASI ATTIVITA’ Giunzione T-Peel Costruzione incollata complessa

14 FASI ATTIVITA’ Giunzione T-Peel Costruzione incollata complessa

15 METODO T-peel (ASTM-D 1876) Codice EF commerciale: ABAQUS 6.7 Δ Δ t t
Tied nodes sa=0.1 e e b b

16 METODO Variabili ─ + Spessore aderendi, t (mm) 2 3
Lunghezza di incollaggio, b (mm) 80 88 Materiale aderendi Acciaio Alluminio Henkel Loctite 9466, 2K epoxy 5 ripetizioni 40 giunti

17 METODO

18 CAMPAGNA SPERIMENTALE
40 giunti

19 METODO Criterio di Von Mises Adesivo Aderendi Acciaio Acciaio
Tensione (MPa) Deformazione 120 700 Acciaio Acciaio t = 3mm 600 100 500 80 E = 210 GPa t = 2mm Criterio di Von Mises 400 60 300 E = 1716 MPa 40 n = 0.3 200 20 100 E=69 GPa Alluminio Alluminio 0.00 0.10 0.20 0.30 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010

20 RISULTATI (Acciaio) Forza (N) Spostamento (mm) Modello ridotto
t = 2mm, b = 80mm t = 3mm, b = 88mm Prove sperimentali

21 RISULTATI (Allumino) Prove sperimentali Modello ridotto Forza (N)
Spostamento (mm) Prove sperimentali Modello ridotto t = 2mm, b = 80mm t = 3mm, b = 80mm

22 DISCUSSIONE Il Metodo ridotto evidenzia:
Errore rigidezza e tensioni elastiche <10% Errore forza di picco <15% Errore sulla energia di deformazione <40% Forte riduzione del tempo di calcolo: analisi 2D ≈ volte più veloce analisi 3D ≈ 350 volte più veloce

23 FASI ATTIVITA’ Giunzione T-Peel Costruzione incollata complessa

24 CONTENUTI Costruzione incollata complessa
Simulazione efficiente agli elementi finiti Prove sperimentali a collasso Confronto preliminare numerico sperimentale

25 GIUNTO DI RIFERIMENTO F Adesivo Campagna sperimentale sistematica
1.5 mm Adesivo Campagna sperimentale sistematica Lato tubo quadro 25 mm 40 mm Lamierini basi 2 Lamierini fianchi

26 GIUNTO DI RIFERIMENTO F Adesivo Campagna sperimentale sistematica
1.5 mm Adesivo Campagna sperimentale sistematica Lato tubo quadro 25 mm 40 mm Lamierini basi 2 Lamierini fianchi

27 MODELLO NUMERICO Analisi esplicita: miglior prestazione per analisi a collasso Adesivo Aderendi Materiale Hysol 9466 – 2K epoxy Acciaio Fe 510 Tipo elemento Shell Coesivo Mesh 0.4 mm 0.8 mm Legame σ MPa 60 Cohesive Zone Model σ MPa Bilineare incrudente δe δf mm ε

28 X MODELLO NUMERICO Modello ridotto Numero elementi: 10528
Numero g.d.l: Modello completo Numero elementi: Numero g.d.l:

29 ALLESTIMENTO SPERIMENTALE
Preparazione superficiale aderendi Deposizione adesivo Prova di flessione

30 CAMPAGNA SPERIMENTALE

31 Plasticizzazione tubo Tubo integro lato 40mm Plasticizzazione tubo
RISULTATI Tubo integro lato 25 mm Plasticizzazione tubo Tubo integro lato 40mm Plasticizzazione tubo

32 Plasticizzazione tubo Tubo incollato lato 40mm Cedimento adesivo
RISULTATI Tubo incollato lato 25 mm Plasticizzazione tubo Tubo incollato lato 40mm Cedimento adesivo

33 RISULTATI Tubo incollato lato 25 mm Tubo incollato lato 40mm

34 DISCUSSIONE Confronto numerico-sperimentale Rigidezza: errore <10%
Forza di picco: errore <10% Energia assorbita: comparabile Tempo di calcolo: meno di due ore Picco forza Energia Rigidezza

35 CONCLUSIONI Modello agli elementi finiti con pochi gradi di libertà
per Analisi strutturale di grandi costruzioni incollate Errori contenuti su rigidezza, tensioni e forze Tempi di calcolo contenuti

36 OUTLINE Attività di modellazione Attività di caratterizzazione

37 CARATTERIZZAZIONE ADESIVI
Influenza spessore adesivo su resistenza statica Prove su giunzioni DCB

38 CARATTERIZZAZIONE ADESIVI
Influenza spessore adesivo su resistenza statica Prove su giunzioni DCB

39 SCOPO Valutare influenza spessore adesivo
su resistenza intrinseca a taglio

40 CAMPAGNA SPERIMENTALE
Esecuzione randomizzata

41 CAMPAGNA SPERIMENTALE

42 Tensione tangenziale massima Scarsa influenza spessore
RISULTATI Tensione tangenziale massima Scarsa influenza spessore

43 CARATTERIZZAZIONE ADESIVI
Influenza spessore adesivo su resistenza statica Prove su giunzioni DCB

44 PROVE SPERIMENTALI SU DCB
2 adesivi: Hysol 9466, Hysol 9514 2 spessori adesivo Geometria secondo ASTM D 3433 4 ripetizioni

45 SVILUPPI FUTURI Simulazione prove di impatto su costruzioni complesse
Ampliamento campagna di caratterizzazione adesivi Contatti