Hybrid joints between dissimilar metal materials for lightweight structures of environmentally-friendly vehicles: experimental characterization, theoretical modeling and CAE-based simulation chain from joint manufacturing to fatigue design by local approaches.

Abstract:

Questo progetto di ricerca si concentra sulla necessità di sviluppare metodologie di progettazione avanzate per giunti ibridi tra materiali metallici dissimili, un'esigenza cruciale per industrie che richiedono soluzioni leggere, ad alte prestazioni ed economicamente vantaggiose. In particolare, il progetto si focalizza su due tipologie di giunti: quelli saldati ad arco tra ghisa duttile austemperata (ADI) e acciaio, e quelli rivettati auto-foranti (SPR) tra acciaio e leghe di alluminio.

L'obiettivo principale è quello di creare e validare una catena di progettazione CAE (Computer-Aided Engineering) che integri la simulazione del processo di produzione, inclusa la previsione delle tensioni residue tramite il metodo degli elementi finiti (FEM), con l'analisi della durabilità strutturale, comprendente la fatica e la frattura. A tal fine, verrà condotta una vasta campagna sperimentale per caratterizzare i processi di produzione e la durabilità strutturale dei giunti ibridi considerati, sottoponendoli a varie condizioni di carico, inclusa la fatica multiassiale.

Un'attenzione particolare sarà dedicata al miglioramento delle capacità di simulazione numerica, sia per modellare accuratamente i processi di saldatura, utilizzando tecniche come "element birth and death" e tenendo conto del comportamento non lineare dei materiali, sia per sviluppare e applicare il modello di danno esteso per prevedere la "giuntabilità" e la rottura nei giunti SPR.

Il progetto mira inoltre a colmare le lacune esistenti nelle metodologie di progettazione locale, impiegando metodi basati sulla meccanica della frattura (NSIFs, SED) e il metodo del gradiente implicito per la valutazione della fatica, adattati alle specificità dei giunti dissimili. In particolare, si intende stabilire regole di progettazione per la resistenza a fatica nei giunti saldati ADI-acciaio e nei giunti SPR acciaio-alluminio, dove gli standard e la letteratura attuali risultano carenti.