Carbon Horse Saddle: Customized Fatigue Testing

Le tecniche di produzione di componenti in composito, così come i materiali di partenza, possono essere i più svariati; per questo, è possibile ottenere manufatti con proprietà meccaniche molto diverse, progettate ad hoc per una determinata applicazione. I componenti in oggetto sono stati ottenuti per laminazione manuale e successiva cura in autoclave utilizzando pre impregnati a diversa orientazione delle fibre di vetro e tipologia di resina impregnante. 

Scopo dell’attività è confrontare le caratteristiche di resistenza meccanica a sollecitazioni cicliche, di 4 diversi arcioni in carbonio realizzati con pre impregnati aventi diversa orientazione delle fibre di rinforzo e impegnati con diverse resine, al fine di lanciare sul mercato il prodotto più performante tra i quattro.

Per poter confrontare e valutare le caratteristiche dei quattro campioni in oggetto, sono state effettuate prove di fatica realizzando un apparato di prova tale da simulare il comportamento in vita d’uso del componente. Nello specifico, gli arcioni sono stati prima sottoposti a sollecitazione ciclica torsionale nella zona atta alla seduta, per riprodurre il movimento del fantino. Successivamente, sono stati sottoposti a fatica assiale, ad una frequenza di 20Hz, sollecitando l’estremità della zona ad arco, considerata la parte più critica e maggiormente sottoposta a carichi gravosi durante l’utilizzo. Al fine di monitorare l’andamento delle deformazioni locali sia lungo la direzione longitudinale che trasversale all’applicazione dei carichi ciclici, sono stati applicati 3 estensimetri nella zona sottoposta a test.

Al termine dei test a fatica sono state effettuate prove di resistenza a compressione allo scopo di ricavare le proprietà ultime di resistenza meccanica dei quattro campioni. Si sono quindi ricavati e confrontati tra loro i valori di rigidezza (N/mm), carico a rottura (kN), deformazione a rottura (mm) e carico prima del cedimento completo (kN).   

Tutti i campioni testati non hanno mostrato cedimenti o rottura in seguito alle sollecitazioni a fatica, sia assiali che torsionali. Le deformazioni locali registrate sono di bassa entità a conferma dell’elevata rigidità dei componenti. Solo uno dei quattro campioni presenta deformazioni più rilevanti, soprattutto nella zona centrale dell’arco. Sottoposti a compressione statica i campioni subiscono un importante delaminazione in corrispondenza dell’arco

Confrontando i risultati ottenuti è stato possibile identificare il campione con caratteristiche meccaniche più adatte all’applicazione, ovvero un’elevata capacità di deformarsi sotto l’azione di carichi elevati prima del cedimento o delaminazione della struttura.