Approccio computazionale per la certificazione di strutture aeronautiche in materiale composito

Il processo di certificazione di strutture in materiale composito utilizzate per componenti aero-strutturali è principalmente analitico supportato dall’evidenza dei test a livello di coupon, elementi, sub-componenti, componenti e full-scale. Il processo di certificazione stabilisce che specifiche metodologie di test e particolari controlli dei processi vengano applicati per la qualifica del materiale e dei vari componenti, per verificare la conformità del progetto ai requisiti richiesti. Le procedure (basate su tecniche statistiche) per la caratterizzazione di materiali compositi, comportano l’impegno di una quantità molto grande di risorse ad ogni livello: il criterio di base infatti vuole minimizzare la probabilità di degrado (in questo caso di strutturale) dovuto alla variabilità delle caratteristiche del materiale. Pertanto devono essere condotte campagne di test molto complesse, regolate da standard per la produzione dei test article, standard per le procedure di test e standard per il condizionamento ambientale, per generare ammissibili di progetto del materiale composito impiegato. L’obiettivo del lavoro di ricerca è stato quello di limitare il numero dei test nella parte bassa della matrice mediante i concetti di Virtual Certification e di Virtual Testing. Così facendo, si riduce il numero di test fisici necessari, rimpiazzando quelli non necessari con analisi basate su accurate simulazioni agli elementi finiti. Per assicurare la “bontà” delle simulazioni, le analisi sono state basate su un approccio multi-scala, di tipo gerarchico, in cui la micro-meccanica e la macro-meccanica si combinano per analizzare le strutture in grande dettaglio. Per ogni singolo test sono state individuate le metodologie di analisi ed i relativi software che permettono di ottimizzare e simulare con risultati affidabili la prova meccanica, permettendo la ripetibilità dei risultati ottenuti. La procedura sviluppata ha mostrato un’ottima correlazione con la sperimentazione in laboratorio meccanico.