Issue 9

D. Castagnetti et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 9 (2009) 55 - 63; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.09.06 58 (a) (b) Figura 2 : Legame coesivo adesivo (a) e legame costitutivo acciaio elastoplastico (b) Analisi computazionale Lo scopo dell’analisi computazionale è di ottenere la curva forza spostamento fino al collasso completo, permettendo un confronto diretto con i risultati sperimentali. Il modello computazionale è stato sviluppato in forma tridimensionale sia per la struttura tubolare incollata sia la struttura integra. Gli aderendi sono stati descritti mediante elementi semi-strutturali di tipo piastra (shell) collocati sulle superfici medie delle pareti del tubo. Lo strato adesivo è descritto mediante un singolo strato di elementi coesivi solidi. La modellazione degli aderendi mediante elementi strutturali determina una discontinuità virtuale tra aderendi ed adesivo. Per ripristinare il collegamento, si impiegano vincoli cinematici interni che rendono uguali i gradi di libertà corrispondenti delle parti vincolate. Sia gli aderendi sia l’adesivo sono stati modellati per mezzo di elementi lineari ad integrazione ridotta, aventi forma quadrata. La dimensione della mesh sull’aderendo è pari alla distanza dei piani medi degli aderendi, mentre l’adesivo è discretizzato con elementi aventi lato pari a un quarto della distanza dei piani medi degli aderendi. Questa scelta, derivante da osservazioni effettuate in lavori precedenti degli autori, ha fornito un buon compromesso tra precisione dei risultati e tempi di calcolo ragionevoli [22]. I modelli computazionali sono stati sviluppati per tutte le configurazioni esaminate sperimentalmente e sono stati implementati mediante il solutore esplicito del software agli elementi finiti ABAQUS 6.8 [23]. Gli aderendi sono stati modellati con un semplice legame elasto-plastico incrudente bilineare (Fig. 2a) , mentre l’adesivo è stato descritto mediante il modello di zona coesiva di Fig. 2b. I valori di snervamento degli aderendi sono stati ottenuti sulla base dei dati forniti dal produttore dei tubi mentre i parametri che governano l’andamento della zona coesiva (tensione massima = 60 MPa, energia di frattura = 0.69 N/m) sono stati ricavati da lavori di letteratura [24] riguardanti il medesimo adesivo. Il criterio scelto prevede che al raggiungimento del limite elastico, in modo I, II, III l’adesivo perda progressivamente le sue proprietà meccaniche con legge esponenziale. Al modello agli elementi finiti è stato applicata centralmente una velocità di spostamento di 150 mm/s, di poco superiore a quella sperimentale, e l’opzione di scalatura della massa, tecniche che consentono di ridurre i tempi di analisi, senza pregiudicarne i risultati. Dalle analisi si è ricavato il carico di reazione della struttura fino al suo cedimento. Tutti i modelli sono stati risolti mediante un processore Intel Core Duo Mobile T7200. R ISULTATI a Fig. 3 raccoglie i risultati sperimentali, in termini di diagramma forza-spostamento, per le configurazioni considerate. La Fig 3a si riferisce al tubo di lato 25mm mentre la Fig 3b è relativa al giunto di lato 40 mm. In ogni diagramma è rappresentata sia la curva prodotta dalla trave incollata (linea nera sottile) che la curva generata dall’analogo tubolare integro (linea grigia spessa). L