Tecnologia MCT
La Multicontinuum Technology (MCT) incorpora le tecniche di decomposizione classiche micro-meccaniche degli strain di Hill in un algoritmo numerico che estrae lo stato di tensione e allungamento dei costituenti (fibra e matrice) di un composito. Trattando i costituendi come continui distinti ma collegati, la risposta dei componenti base può essere determinata in ogni punto della struttura. Questo consente una rappresentazione accurata di alcuni fenomeni che avvengono nei materiali:
Rottura dei costituenti: I modi di rottura per la fibra e per la matrice sono ampiamente diversi; e generati da diversi scenari di carico. ll criterio di rottura di Helius:MCT™ è stato sviluppato ampliando i criteri di rottura convenzionali attraverso un confronto meticoloso con un ampia libreria di dati sperimentali.
Danneggiamento progressivo della matrice. La rottura della matrice spesso comincia con una singola frattura che evolve attraverso la formazione di ulteriori fratture. Helius:MCT™ non modella le fratture in maniera esplicita; utilizza invece un approccio di degradazione delle proprietà della matrice post-cedimento, consentendo lo studio dell'evoluzione della frattura.
Cedimento catastrofico della fibra. La rottura della fibra è un evento nel quale le fibre spesso vengono distrutte in maniera rapida. In Helius:MCT™ la rigidezza delle fibre danneggiate a una frazione della rigidezza della fibra vergine.
Non Linearità dei costituenti. Il comportamento duttile dei compositi è dovuto all'allungamento delle catene di polimeri o alla nucleazione di micro-vuoti, spesso solo in un singolo costituente. Per questo motivo è necessario utilizzare una legge costitutiva in grado di catturare il comportamento non-lineare, solo di questo costituente. Ad esempio, il comportamento non lineare dovuto al taglio longitudinale è modellato alterando la rigidezza della matrice.
Aumento della resistenza indotta dallo stato di pressione. I dati sperimentali mostrano che i compositi con matrice polimerica manifestano un significativo incremento della resistenza sotto l'azione di pressioni elevate. Un simile comportamento esiste anche nei polimeri. In Helius:MCT™ è presente un modello che è in grado di replicare questo comportamento della matrice.
Interazione tra costituenti. Le proprietà dei materiali che costituiscono fibra e matrice sono ampiamente diversi. In presenza di cambiamenti di temperatura o carichi multi-assiali, si possono sviluppare grandi sollecitazioni interne tra i costituenti. Per esempio, le fibre di carbonio spesso manifestano un coefficiente di dilatazione termica (CTE) negativo mentre la resina epossidica ha CTE positivo. Quando un composito carbonio/epossidica è raffreddato, l'opposizione dei CTE causa la generazione di sollecitazioni interne non trascurabili, anche in assenza di carichi applicati.
Helius:MCT™ è stato implementato in maniera da garantire una convergenza robusta dei risultati con il degrado dei materiali. Il fallimento della simulazione a causa di eventuali instabilità numeriche è stato vistualmente eliminato. Questo consente la determinazione del collasso catastrofico di una struttura, senza la necessità di immaginarsi le cause e le conseguenze.
Helius:MCT™ è stato confrontato rigorosamente con dati sperimentail. I risultati sono stati validati attraverso due World Wide Failure Exercises (WWFE I and WWFE II), un programma analitico e sperimentale su grandi strutture spaziali, una campagna di studio su recipienti in pressione in composito, numerose pubblicazioni scientifiche, e attraverso anni di utilizzo all'interno di US DOD.
