Analisi della modalità di rottura di boe

di alta profondità in schiuma sintattica

Nell’ambito dell’utilizzo per boe di alta profondità (in servizio a 4000 m sotto il livello medio del mare) di materiali compositi denominati schiume sintattiche, questa attività di ricerca, promossa dalla ditta CMT Materials (Attleboro, MA, USA) e in collaborazione e la New York University, ha fornito la spiegazione per la variazione di modalità di rottura riscontrata sperimentalmente su boe verniciate rispetto a quelle che non lo siano. In particolare, si sono studiate boe in schiuma sintattica costituita da resina epossidica e microsfere cave in vetro, con microsfere in frazione volumica nominale fino al 75%, per una densità effettiva del composito pari a circa 0.44 g/cc.

In tali boe la verniciatura risulta dannosa per il comportamento meccanico, tanto che le può rendere inutilizzabili. La spiegazione di tale fenomeno ha richiesto lo sviluppo di un modello micromeccanico agli elementi finiti per descrivere la diffusione degli sforzi, dalla pressione applicata sulla superficie esterna, verniciata o non verniciata, all’interno del manufatto. Tale modello ha consentito di stabilire che lo strato di vernice sovraccarica le microsfere in prossimità della superficie esterna fino a farle collassare, anche sotto la pressione di servizio, e consentire penetrazione d’acqua nella schiuma sintattica.

La ricerca è stata sviluppata all’interno di una tesi di laurea Magistrale in cui il laureando ha trascorso diciassette mesi presso la Tandon School of Engineering della New York University, sotto la supervisione dei professori Nikhil Gupta e Maurizio Porfiri. Di tali diciassette mesi, i primi cinque sono stati supportati dal centro H2CU (http://www.h2cu.org/) e il restante anno è stato supportato da CMT Materials. I risultati di questo studio sono stati pubblicati nel 2018 su European Journal of Mechanics A-Solids: http://dx.doi.org/10.1016/j.euromechsol.2018.01.007

Coordinatore dell’attività: Prof. Lorenzo Bardella – Gruppo ICAR/08 Scienza delle Costruzioni – DICATAM

Partner: CMT Materials (Attleboro, MA, USA); Tandon School of Engineering (New York University)

Data di inizio attività: 01/08/2014

Data di fine attività: 31/12/2016

Sito web: http://dx.doi.org/10.1016/j.euromechsol.2018.01.007

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