UN MODELLO NUMERICO PER LA INTERPRETAZIONE DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DI BIOCOMPOSITI RINFORZATI CON FIBRE DI AGAVE

Although several works have been recently published in literature about biocomposites, i.e. on innovative and ecofriendly polymer matrix composites reinforced by natural fibers, there are not studies on the influence of the waviness that various natural fiber present after their extraction. In order to give a contribution to the knowledge of the effects of the fiber waviness on the main mechanical properties of biocomposites, as the longitudinal Young modulus, in the present study a systematic numerical analysis has been carried out by using parametric models properly developed, that allow the user to consider the effects of the key influence parameters as the fiber concentrations and the fiber curvature. Successive experimental studies have allowed to corroborate the accuracy of the numerical results, as well as to highlight the local effects due to the fiber waviness, that in some cases can become more significant that the global effects analyzed by the numerical approach.

Sebbene diversi lavori siano stati pubblicati recentemente in letteratura sui biocompositi, ovvero su innovativi materiali compositi a matrice polimerica rinforzati con fibre naturali, nessuno studio è stato sino ad ora condotto sugli effetti legati alla naturale forma ondulata assunta da diverse fibre naturali, come per esempio l’agave sisalana, a seguito della estrazione. Nel caso, piuttosto ricorrente nella sperimentazione, di laminazione di biocompositi a fibre lunghe senza uso di apposti tessuti unidirezionali confezionati previo accurato stiramento e allineamento delle fibre, si ottengono laminati le cui proprietà meccaniche possono essere in linea di principio influenzate significativamente da tale particolare forma ondulata delle fibre. Al fine di mettere a punto uno strumento che consenta allo sperimentatore o al progettista, la valutazione degli effetti della forma ondulata delle fibre sulle performance del biocomposito, nel presente lavoro è stata eseguita una sistematica analisi numerica parametrica, che ha consentito di valutare gli effetti della ondulazione sulla rigidezza del composito, al variare dei principali parametri di influenza. Successive verifiche sperimentali hanno consentito di confermare la bontà del modello numerico messo a punto, nonché di evidenziare gli effetti locali sul modulo di Young e sulla resistenza, che possono dar luogo a decrementi percentuali superiori agli effetti globali analizzati numericamente.