Dinamica dell’Impatto 1: impatto ad alta velocità

GENERALITA’ E OBIETTIVI

In molte applicazioni, i componenti meccanici risultano essere sollecitati da carichi impulsivi, eventualmente ripetuti nel tempo, spesso risultanti dall’interazione tra corpi o elementi. La progettazione di componenti che si trovino ad essere oggetto di eventi dinamici di tipo impulsivo è particolarmente critica in quanto: la velocità di applicazione del carico amplifica, rispetto al caso quasi-statico, lo stato di sollecitazione indotto; le condizioni di equilibrio locale non coincidono con quelle globali; la risposta meccanica del materiale è fortemente dipendente dalle velocità di deformazione mentre la resistenza del materiale risulta essere funzione dell’intensità della sollecitazione prodotta, della multiassialità dello stato di sforzo indotta dal processo dinamico e dalla durata del fenomeno. Il corso intende introdurre le problematiche legate alla dinamica dell’impatto combinando i diversi approcci: analitico, sperimentale e numerico. Saranno fornite alcune nozioni di base della teoria delle onde elasto-plastiche, indispensabili per affrontare il problema degli urti nei solidi. Sarà poi analizzato il comportamento meccanico dei materiali ad elevate velocità di deformazioni, con riferimento ai meccanismi fisici che governano il fenomeno. Saranno illustrate le problematiche legate alla caratterizzazione della risposta dei materiali a carichi d’impatto e verranno presentate, ed analizzate in modo critico, le tecniche sperimentali maggiormente utilizzate per l’identificazione delle proprietà dinamiche dei materiali (con particolare riferimento ai materiali metallici). Saranno presentati i diversi modelli costitutivi, sia fenomenologici sia derivati su base fisica, in grado di descrivere il comportamento meccanico dei materiali tenendo in considerazione gli effetti dello strain rate e della temperatura. Verrano così evidenziati i limiti e i potenziali errori di una progettazione che trascuri tali effetti. Saranno, infine, introdotti sinteticamente i codici di calcolo e gli approcci numerici oggi disponibili per lo studio dei processi di deformazione dinamica. Verranno presentati i risultati di simulazioni numeriche di alcuni dei principali processi di d’impatto analizzati durante il corso. Le diverse tematiche affrontate sono sempre correlate da esempi pratici applicativi.

DESTINATARI

Progettisti di strutture metalliche, con interessi in applicazioni balistiche, crash, protezione di strutture, integrità strutturale, ricercatori che intendano approfondire le conoscenze nel campo degli aspetti numerici e computazionali dei processi di deformazione dinamica; gli utenti di codici di calcolo strutturale espliciti ed impliciti.

MATERIALE DIDATTICO

Ad ogni partecipante al corso sarà fornita la copia delle slides che saranno utilizzate durante le lezioni.

PROGRAMMA

Prima Giornata

Introduzione ai processi dinamici, esempi e classificazione degli eventi.
Impatto: approccio energetico
Teorie delle onde: propagazione delle onde unidimensionali
Teorie delle onde: onde d’urto, Hugoniot

Seconda Giornata

Comportamento meccanico dei materiali ad elevato strain rate
Tecniche sperimentali d’identificazione del comportamento dinamico a strain rate intermedi
Tecniche sperimentali per alti strain rate: Taylor test, barra di Kolsky
Tecniche sperimentali per altissimi strain rate: Flying Plate Impact Test

Terza Giornata

Modelli costitutivi: parte prima
Modelli costitutivi: parte seconda
Introduzione ai codici di calcolo
Simulazione dei fenomeni di impatto

PREREQUISITI

Il modulo, concepito come introduzione alla dinamica dell’impatto, non necessità di prerequisiti specifici oltre alle conoscenze di base nel campo dell’ingegneria.