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D. Castagnetti, A. Spaggiari, E. Dragoni

RICERCHE A REGGIO EMILIA SUI SISTEMI DI GIUNZIONE. DISMI - Università di Modena e Reggio Emilia. D. Castagnetti, A. Spaggiari, E. Dragoni. Gruppo di Lavoro AIAS “ Tecniche di Giunzione ” Reggio Emilia – 16-17 Aprile 2009. AMBITO. Calcolo di grandi costruzioni incollate

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  1. RICERCHE A REGGIO EMILIA SUI SISTEMI DI GIUNZIONE DISMI - Università di Modena e Reggio Emilia D. Castagnetti, A. Spaggiari, E. Dragoni Gruppo di Lavoro AIAS “Tecniche di Giunzione” Reggio Emilia – 16-17 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. 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’

  9. FASI ATTIVITA’

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

  11. 700 600 500 400 Metodo EF completo Metodo EF ridotto 300 200 100 0 ANALISI POST-ELASTICA Buona previsione delle tensioni post-elastiche (Castagnetti, Dragoni, Spaggiari, in stampa su JAST) Δ Tempo di CPU Forza (N) Riduzione media del tempo di analisi di 50 volte 0 2 4 6 8 10 Spostamento (mm)

  12. FASI ATTIVITA’

  13. FASI ATTIVITA’ Giunzione T-Peel Costruzione incollata complessa

  14. FASI ATTIVITA’ Giunzione T-Peel Costruzione incollata complessa

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

  16. 5 ripetizioni 40 giunti METODO Henkel Loctite 9466, 2K epoxy

  17. METODO

  18. CAMPAGNA SPERIMENTALE 40 giunti

  19. Tensione (MPa) Deformazione METODO Adesivo Aderendi 120 700 Acciaio Acciaio t = 3mm 600 100 500 E = 210 GPa 80 t = 2mm Criterio di Von Mises 400 60 300 E = 1716 MPa 40 200 n = 0.3 20 100 Alluminio E=69 GPa Alluminio 0 0 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.00 0.10 0.20 0.30

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

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

  22. 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 ≈50 volte più veloce analisi 3D ≈350 volte più veloce DISCUSSIONE

  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 1.5 mm Adesivo Campagna sperimentale sistematica

  26. GIUNTO DI RIFERIMENTO F 1.5 mm Adesivo Campagna sperimentale sistematica

  27. MODELLO NUMERICO Analisi esplicita: miglior prestazione per analisi a collasso σ MPa 60 Cohesive Zone Model σ MPa Bilineare incrudente δe δf mm ε

  28. MODELLO NUMERICO X Modello ridotto Numero elementi: 10528 Numero g.d.l: 66374 Modello completo Numero elementi: 100098 Numero g.d.l: 470139

  29. ALLESTIMENTO SPERIMENTALE Preparazione superficiale aderendi Deposizione adesivo Prova di flessione

  30. CAMPAGNA SPERIMENTALE

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

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

  33. RISULTATI

  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. 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 eugenio.dragoni@unimore.it davide.castagnetti@unimore.it andrea.spaggiari@unimore.it

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