MATERIALI POLIMERICI E COMPOSITI
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2015/2016
- Docente
- FRANCESCO MOLLICA
- Crediti formativi
- 12
- Percorso
- MATERIALI
- Periodo didattico
- Annualità Singola
- SSD
- ING-IND/22
Obiettivi formativi
- Il corso si propone di fornire preparazione di base su argomenti di meccanica, progettazione e tecnologia delle materie plastiche e dei materiali compositi
Prerequisiti
- Corso di base di chimica, corso di base in meccanica dei materiali, corso di Fisica Tecnica
Contenuti del corso
- Caratteristiche generali delle materie plastiche: vantaggi e svantaggi rispetto ad altri materiali.
Richiami sui legami chimici. Morfologia. Configurazione e conformazione. Peso molecolare. Classificazioni. Polimeri termoplastici e termoindurenti. Temperature di transizione: transizione vetrosa, fusione cristallizzazione. Metodi di misura.
Proprieta delle materie plastiche allo stato solido: elasticità della gomma. Viscoelasticità, viscoelasticità lineare. Curve di creep, curve di rilassamento, Isocrone. Storie arbitrarie di deformazione, prova di trazione, prova di rilassamento con rampa di carico, prova di creep. Legame fra cedevolezza di creep e modulo di rilassamento. Esempi di equazioni costitutive, fluido di maxwell, modello di Voigt, modello di Zener, generalizzazioni. Prove dinamico meccaniche, sovrapposizione tempo temperatura. Metodo pseudoelastico: esercizi di dimensionamento. componenti ricavati mediante stampaggio a iniezione: spessori uniformi, sottili. Rinforzo mediante nervature. Metodi di assemblaggio. Saldature: utensile caldo, spin welding, ultrasonica, vibrazionale, a conduttori persi. Giunzioni a scatto, giunzioni a pressione.
Proprietà delle materie plastiche allo stato fuso. Fluidi non Newtoniani, viscosità, reologia, reometria. Viscosimetro capillare, reometri rotazionali, Melt Flow Index. Tecnologie di trasformazione: Estrusione, stampaggio ad iniezione, soffiaggio di corpi cavi, termoformatura, stampaggio rotazionale, filmatura. Stima del tempo di raffreddamento nello stampo per componenti stampati ad iniezione. Stima dei ritiri, ciclo di raffreddamento. Additivi. Materiali plastici particolari: poliolefine, stirenici, polivinilcloruro. Poliammidi, poliesteri, poliacetale, policarbonato, acrilici. Polimeri per
alte prestazioni. Elastomeri ed espansi, poliuretani. Cedimento. Analisi di alcuni casi particolari.
Materiali compositi.
Materiali elastici, elastici lineari e
iperelastici lineari. Matrice di rigidezza per un materiale iperelastico lineare anisotropo. Materiale ortotropo, materiale trasversalmente isotropo. Lamina unidirezionale, sforzo piano, matrice di cedevolezza e costanti elastiche di una lamina unidirezionale in
funzione dellangolo di sollecitazione. Laminati, ipotesi della teoria della laminazione
classica, campo di spostamento di un laminato. Caratteristiche di sollecitazione e
caratteristiche di deformazione di un laminato. Matrice di rigidezza di un laminato.
Accoppiamenti di taglio, flessione torsione e flessione trazione. Laminati notevoli:
simnmetrici, bilanciati, antisimmetrici, quasi isotropi, angle ply, cross ply.
Calcolo delle tensioni lamina per lamina di un laminato caricatio in flessione.
Comportamento igrotermico, carico equivalente. Equazioni generali di equilibrio di un
laminato. Criteri di cedimento: First Ply Failure, Ultimate Laminate Failure, Delaminazione.
Tecnologie di formatura: impregnazione manuale, laminazione di preimpregnati e cura in autoclave, avvolgimento, Resin Transfer Molding, pultrusione. Metodi didattici
- Lezioni frontali, esercitazioni di simulazione al calcolatore, esercitazioni pratiche di laboratorio
Modalità di verifica dell'apprendimento
- Esame orale costituito da
- 1 domanda di carattere generale sulle materie plastiche su argomenti visti a lezione
- 1 progetto di componente in materiale plastico di cui si richiede di specificare, materiale, dimensioni, analisi delle tensioni statica e simulazione di riempimento dello stampo con software Moldflow
- 1 discussione su un oggetto in plastica dato all'esame di cui è necessario discutere il materiale, le tecniche realizzative ed eventuali problematiche
- 1 domanda di carattere generale sui materiali compositi
- 1 esercizio sulla meccanica dei laminati compositi
- 1 esercitazione pratica di impregnazione di fibre di carbonio in matrice epossidica per la realizzazione di un componente da sollecitare a flessione a tre punti Testi di riferimento
- H. Belofsky - Plastics: Product design and process engineering - Hanser Gardner
D.H. Morton Jones - Polymer processing - Chapman and Hall
J.A. Brydson - Plastics Materials - Butterworth Heineman
R.F. Gibson - Principles of composite materials mechanics - McGraw Hill
I. Crivelli Visconti - Materiali compositi - Hoepli
