Laboratorio di Prove Materiali

 

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LABORATORIO PROVE MATERIALI

Il laboratorio prove materiali esegue prove meccaniche su un’ampia gamma di materiali strutturali, quali materiali metallici, compositi e sandwich. Un’intensa attività di ricerca è dedicata allo studio di problemi di fatica e frattura,  e di monitoraggio dell’integrità strutturale in materiali avanzati. La caratterizzazione meccanica dei materiali è supportata da tecniche di analisi del danno che comprendono sia indagini distruttive che non distruttive (ultrasuoni, stereoscopia a raggi X, microscopia ottica, tecniche di acustica non lineare). La dotazione del laboratorio comprende:

  • Macchina di prova servoidraulica da 250 kN
  • Macchina di prova elettromeccanica da 250 kN
  • Macchina di prova elettromeccanica da 5 kN
  • Macchina per prove di impatto drop-weight
  • Autoclave per materiali compositi
  • Sistemi radiografici ed ultrasonici per la valutazione non distruttiva del danno
  • Sistemi di lucidatura materiali e di microscopia ottica.

Macchina di prova servoidraulica da 250 kN
Una macchina di prova servoidraulica da 250 kN è utilizzata per test statici e a fatica (trazione, compressione, flessione) e prove di meccanica della frattura su provini ed elementi meccanici di diversa geometria e materiale. Il sistema è equipaggiato con un’unità di acquisizione dati gestita da PC per monitorare carico, deformazione e spostamento in tempo reale, con la possibilità di acquisire contemporaneamente un numero massimo di 8 canali dinamici.  Per la misura delle deformazioni vengono utilizzati estensometri MTS con base di misura di 25 mm e 50 mm ed estensimetri elettrici a resistenza.

 

Macchine di prova elettromeccaniche da 250 kN e 5 kN
Due macchine di prova elettromeccaniche con portata rispettivamente di 5 kN e di 250 kN, sono utilizzate per test statici e a fatica (trazione, compressione, flessione) su provini ed elementi meccanici di diversi materiali e geometrie. E’ possibile monitorare i segnali di carico, deformazione e spostamento in tempo reale. Per la misura delle deformazioni vengono utilizzati estensimetri MTS, INSTRON e HBM ed estensimetri elettrici a resistenza

Macchine di prova servoelettriche da 250 kN e 5 kN

 

 

Macchina per prove d’impatto a bassa velocità
La macchina per prove di impatto a bassa velocità, del tipo a caduta libera (drop-weight), e’ stata progettata e realizzata presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica. Permette di eseguire prove in condizioni simili a quelle reali, garantendo ampi intervalli di variabilità di energia e velocità di impatto. Le sue caratteristiche principali sono:

massima velocità di impatto = 6 m/s
massima energia di impatto = 340 J
sistema di frenatura pneumatico
dimensione massima del provino = 0.5m x 0.5 m
impattatori di massa variabile tra 0.8 kg e 7 kg

Durante la prova vengono rilevate la velocità prima e dopo l’impatto (tramite un sensore ad infrarossi) e la storia temporale della forza d’impatto (mediante accelerometri piezoelettrici e ponti estensimetrici a semiconduttore). Per l’acquisizione dei segnali viene impiegati un digitalizzatore National Instruments PCI-MIO-16E-4 con risoluzione di 12-bit e frequenza di campionamento di 500 kSa/s.

Macchina per prove d’impatto a bassa velocità

 

Autoclave per materiali compositi
Una autoclave con dimensioni utili di 1 m x 2 m (diametro x lunghezza) ed in grado di raggiungere una temperatura di 200° C ed una pressione di 10 bar in condizioni controllate consente di realizzare laminati e componenti di forma complessa in materiale composito.

Autoclave per il consolidamento di materiali compositi

 

 

Caratterizzazione e monitoraggio del danneggiamento
La valutazione ed il monitoraggio del danneggiamento introdotto da carichi statici di fatica ed impatto viene effettuata mediante il ricorso a tecniche tra loro complementari sia di tipo distruttivo che non distruttivo.
in particolare, il laboratorio è in grado di effettuare:
– ispezioni radiografiche (sistema radiografico Faxitron da 120 kV/ 3 mA)
– analisi ultrasoniche (sistema di scansione tridimensionale accoppiato ad un pulsatore Krautkramer HIS2 e ad un oscilloscopio HP 54520),
– osservazioni frattografiche e superficiali (sistema per la lucidatura metallografica + set di microscopi ottici a diversi fattori di ingrandimento).
– ispezioni distruttive con tecnica deply su materiali compositi (forno elettrico a muffola da 1000 C)
– monitoraggio del danno con tecniche di acustica non lineare (trasduttori ed attuatori piezoceramici ed elettromagnetici con relativi amplificatori dedicati per l’eccitazione di onde acustiche ed ultrasoniche nei componenti in esame).

 

Sistema di scansione per analisi ultrasoniche

 

Sistema per analisi radiografiche

 

Set-up per identificazione del danneggiamento in pannelli compositi mediante tecniche di Acustica Non Lineare

 

 

 

 

 

 

 

en

MATERIALS TESTING LAB

The Materials Testing Laboratory is equipped with facilities for mechanical tests on a wide range of structural materials, such as metallic, composite and sandwich materials. The main research activities focus on the study of fatigue and fracture resistance of advanced laminated and sandwich materials, on the application of techniques for damage assessment and evaluation (Ultrasonics, X-Radiography), and on the identification of damage in composite components by structural health monitoring methods (Non Linear Acoustics).

 

The facilities of the Lab include:
    250 kN servo-hydraulic testing machine
    250 kN servo-electric testing machine
    5 kN servo-electric testing machine
    Drop-weight impact testing machine
    Autoclave for processing of composite materials
    X-Ray and ultrasonics systems for non-destructive damage evaluation
    Equipment for surface polishing and optical microscopy

 

250 kN and 5 kN servoelectric machines

 

Drop-weigth impact testing machine

 

Autoclave for processing of composite materials

 

 

Ultrasonic scanning system

 

X-ray system

 

Experimental set-up for damage identification in composite plates ny Non Linear Acoustics

 

 

 

 

 

 

 

 

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