Lezione 5B AERO 2024 PDF

Materiali polimerici Il comportamento meccanico dei materiali polimerici Prof. M. Lombardi - STM 1  Polimeri TI TI Prof. M. Lombardi - STM 2 ...

Materiali polimerici Il comportamento meccanico dei materiali polimerici Prof. M. Lombardi - STM 1  Polimeri TI TI Prof. M. Lombardi - STM 2  Proprietà delle materie plastiche TI TP Sforzi modesti → deformazioni elevate Prof. M. Lombardi - STM 3  Proprietà delle materie plastiche s (MPa) x brittle failure Vicino alla Stato Vicino alla Stato rottura iniziale rottura iniziale x Catene reticolate Network del polimero e Prof. M. Lombardi - STM 4  Risposta meccanica delle resine TI In genere utilizzate al di sotto della loro Tg che è mediamente più elevata di quella dei TP Resina epossidica con Tg = 150°C T < 30 °C: fragile, segue la legge di Hooke 30 °C < T < 100 °C: Fragile, con deboli deviazioni da linearità 100 °C < T: Duttilità molto contenuta Prof. M. Lombardi - STM 5  Materiali TI: ruolo del grado di reticolazione Per TTg, i polimeri termoplastici possono essere utilizzati solo in applicazioni non strutturali →non mantengono la propria forma sotto l’applicazione di un carico (comportamento plastico o fluido). Prof. M. Lombardi - STM 11  Materiali TP: polimeri semi-cristallini Prof. M. Lombardi - STM 12  Materiali TP: ruolo del grado di cristallinità Prof. M. Lombardi - STM 13  Materiali TP: comportamento ad alte deformazioni Snervamento Per sollecitazioni superiori al carico di snervamento, subisce un’elevata e in corrispondenza ad una particolare sezione (strizione). Prof. M. Lombardi - STM 14  Materiali TP: comportamento ad alte deformazioni Snervamento Le macromolecole si allineano lungo la direzione di sollecitazione con aumento della resistenza del materiale. La zona di strizione si allunga progressivamente e si può estendere a tutto il tratto utile Prof. M. Lombardi - STM 15  Materiali TP: comportamento ad alte deformazioni Snervamento Nella fase iniziale della e la fase cristallina rimane inalterata e le zone amorfe iniziano ad orientarsi. Solo quando la maggior parte delle zone amorfe sono orientate, si orientano anche quelle cristalline Prof. M. Lombardi - STM 16  Materiali TP: comportamento ad alte deformazioni fibrillar s(MPa) structure x Vicino alla strizione rottura Rottura duttile x Scarico/carico e Separazione dei blocchi cristallini e scorrimento Struttura non deformata Allungamento delle Allineamento delle regioni amorfe Prof. M. Lombardi - STM regioni cristalline 17  Flusso plastico nei polimeri: il caso dei TP A bassa temperatura (a T circa < 0,75 Tg), i polimeri TP sono fragili. A T >, essi diventano plastici. Quando sottoposti a trazione, le catene scivolano le une sulle altre, così da allinearsi nella direzione di trazione (stiramento, trafilatura). Prof. M. Lombardi - STM 18  Flusso plastico nei polimeri: il caso dei TP E’ più difficile avviare questo processo che mantenerlo attivo. Il materiale stirato è più resistente e rigido di quanto fosse in precedenza, di un fattore circa 8, il che impartisce ai polimeri stirati proprietà egregie, ma, poiché si possono solo stirare in fibre o lastre (trazionando contemporaneamente in due direzioni), le geometrie sono limitate. Prof. M. Lombardi - STM 19  Molti polimeri (PE, PP, nylon) possono essere allineati a T ambiente. Altri con più elevate Tg (PMMA) sono modificabili a più elevate temperature. Fenomeno di crazing Piccole regioni fessurate si propagano all’interno del polimero. Poiché la cricca occupa un volume maggiore della zona del polimero ove si è generata, il materiale stirato si trasforma in filamenti che collegano le superfici del crazing. Prof. M. Lombardi - STM 20  I crazes diffondono la luce, la loro presenza fa diventare bianco il materiale. Se l’effetto di trazione permane, una o più crazes si sviluppano come vere e proprie cricche, e il materiale si rompe. aligned chains fibrillar microvoids crack bridges Prof. M. Lombardi - STM 21  Viscoelasticità Viscoplasticità Ruolo del tempo sulla risposta meccanica dei TP Viscoelasticità s