La progettazione di un componente strutturale in fibra di carbonio per il settore sportivo deve tener conto dei fattori tecnologici, delle condizioni di carico ma anche delle prestazioni aerodinamiche di rigidezza, resistenza e peso. Pensare, progettare e realizzare un telaio ciclistico richiede una combinazione di fattori che sono legati l'uno all'altro. Il progettista si trova ad affrontare sempre tre aspetti simultaneamente: progettazione, materiali, processi costruttivi. In particolare quando vengono impiegati materiali compositi avanzati come la fibra di carbonio si possono ottenere vantaggi evidenti in termini di peso e di performance.
Due realtà italiane: FSA Europe e SmartCAE hanno maturato insieme un’interessante collaborazione che ha portato allo sviluppo di un profilo strutturale nuovo e più performante per un cerchio in materiali compositi avanzati. Si tratta di un’attività che attraversa tutte fasi più complesse della progettazione strutturale con i materiali compositi fino a giungere a un riscontro sperimentale condotto sul banco prova.
L’idea alla base di AA 38’ è la possibilità di realizzare sempre in legno ma con un nuovo criterio costruttivo, che consente la produzione in serie, imbarcazioni più leggere a parità di caratteristiche e senza i fabbisogni manutentivi degli scafi tradizionali. Per testare la validità della nuova metodica costruttiva il Cantiere ha aggregato un gruppo di lavoro, che ha portato al progetto di un 38’ a vela: a bordo è montato un sistema di acquisizione ed elaborazione dei dati estensimetrici (raccolti da 50 sensori applicati nello scafo) realizzato dal Sincrotrone di Trieste e sono stati condotti presso il CATAS di S. Giovanni al Natisone test su campioni costruttivi.
A progressive failure analysis method has been developed for predicting the failure of laminated composite structures under geometrically nonlinear deformations. The progressive failure analysis uses C1 shell elements based on classical lamination theory to calculate the in-plane stresses. Several failure criteria, including the maximum strain criterion, Hashin’s criterion, and Christensen’s criterion, are used to predict the failure mechanisms and several options are available to degrade the material properties after failures. The progressive failure analysis method is implemented in the COMET finite element analysis code and can predict the damage and response of laminated composite structures from initial loading to final failure.
The need for high performance-to-weight ratio structures coming from the most advanced engineering fields is the main driver of the increasing usage of composite materials for critical applications. In order to design light and safe systems on time to meet the market requirements, accurate and effective analysis tools are necessary. NASA has recently developed LaRC02, a set of first-ply-failure criteria for composites which have been shown to be accurate and physically consistent. The LaRC02 formulation seemed to be particularly well suited for design purposes, due to its optimal trade-off between accuracy, material characterization requirements, computational effort and ease of results interpretation.
