CARATTERIZZAZIONE STRUTTURALE DI INSERTI PER PANNELLI IN COMPOSITO. PARTE I: DATI SPERIMENTALI

Il presente articolo documenta un’attività di studio dedicata alla caratterizzazione strutturale di inserti per pannelli sandwich in materiale composito. L’interesse per tale problematica è stato stimolato da produttori di manufatti in materiale composito per i settori automotive ed aerospaziale, per i quali la scelta degli inserti avviene prevalentemente sulla base di quanto contenuto in un manuale di progettazione (Handbook of Insert Design – di seguito indicato con HB) pubblicato dall’European Space Agency (ESA) nel lontano 1987, sulla base di formule empiriche e, spesso, con la sola verifica sperimentale, senza applicare procedure di dimensionamento che consentirebbero possibilità di ottimizzazione. Proprio a partire dall’HB, è stata effettuata l’analisi dei dati sperimentali di capacità di carico, al variare dei parametri fondamentali di progetto, e sono state evidenziate alcune situazioni meritevoli di approfondimento. In particolare, all’aumentare delle dimensioni dell’inserto e dello spessore delle pelli del sandwich, la capacità di carico dell’inserto presenta un andamento irregolare e, per alcune combinazioni di parametri, risulta particolarmente penalizzato; tale situazione è stata ampiamente confermata nel database dell’HB, per numerose combinazioni di parametri. L’esigenza di giustificare i fenomeni riscontrati nei dati sperimentali, nonché l’interesse di caratterizzazione di tipologie di inserto diverse da quelle per le quali sono disponibili i dati sperimentali, ha indotto a sviluppare una modellazione teorica capace di prevedere lo stato di sollecitazione in un “sistema inserto”. La modellazione numerica è contenuta nella Parte II del presente articolo.

This paper contains the results of an activity concerning inserts for structural sandwich panels; the interest on this topic has been stimulated by industrial producers of composite materials components for automotive and aerospace industry, who apply them on the basis of design criteria and data contained in the Handbook of Insert Design edited by European Space Agency (ESA) in 1987, or by experimental testing procedures. The data contained in the Handbook have been extracted and collected in an electronic database, to develop a software tool to use in the structural design of insert systems; the electronic database has been then analyzed collecting data in different ways and this highligted that the increasing of the dimensions of the insert in a lot of situations (skin thickness and mechanical properties, core thickness, potting properties,..) does not correspond to a growth of the loading capacity of the whole system. This situation has been focused in its main aspects and a numerical modelling (Part II of the present paper) has been developed, to study the mechanical behavior of the insert system and the origin of the haigligted situations.