Stampa la pagina Condividi su Google Condividi su Twitter Condividi su Facebook Leghe a memoria di forma

Leghe a memoria di forma (Shape Memory Alloys, SMAs) e compositi intelligenti (CSMA) per applicazioni strutturali e antisismiche

I materiali a memoria di forma SMA sono caratterizzati da una speciale risposta termomeccanica. Infatti, le leghe a memoria di forma sono capaci di sviluppare e recuperare grandi deformazioni durante cicli di carico-scarico di tipo tensionale e termico e di generare forze di considerevole entità. Per queste loro caratteristiche le SMA sono materiali con sempre più ampi campi di applicazione, che spaziano dall'ingegneria biomedica a quella meccanica, civile e aeronautica; un’applicazione delle SMA nell’ambito dell’Ingegneria Civile è lo sviluppo di dispositivi per l’isolamento e l’adeguamento sismico.

Inoltre, le SMA appaiono particolarmente adatte per lo sviluppo di speciali materiali compositi, detti intelligenti, che sono in grado di esibire un desiderato comportamento sotto certe specifiche condizioni. I compositi SMA sono ottenuti inserendo fili SMA in diversi tipi di matrici.

Il gruppo di ricerca del LAPS ha sviluppato modelli costitutivi per le SMA ed ha implementato in codici di calcolo strutturale nuovi elementi finiti e procedure numeriche per l’analisi di dispositivi SMA. Ha inoltre studiato e sviluppato tecniche numeriche multiscala per la determinazione della risposta meccanica di semplici dispositivi in materiale composito intelligente. Lo studio è stato recentemente esteso anche alla modellazione costitutiva degli SMA porosi, caratterizzati da un’ottima capacità di assorbire energia.

SHAPE MEMORY ALLOYS (SMA)

The shape memory alloys (SMA) are characterized by a very special thermo-mechanical response. In fact, SMA are able to undergo reversible large deformations under loading/thermal cycles and to generate high values of the thermal-mechanical driving forces. For this very special thermo-mechanical behavior, SMA are widely used in several fields from biomedical to mechanical, civil and aeronautical engineering. An interesting application in the framework of civil engineering is the development of devices for the seismic isolation od structures.

Furthermore, SMAs appear very suitable for the development of special composite materials, smart composite, which exhibit a desired behavior under certain conditions. SMA composites are obtained embedding SMA wires in different types of matrices.

The research group of LAPS have developed SMA constitutive models and have implemented new finite elements and numerical procedures in a structural code in order to analyze the mechanical behavior of SMA devices. The research group has also studied and developed numerical multiscale techniques in order to determine the behavior of devices made of smart composite. The study has been recently extended to the constitutive modeling of porous SMA, characterized by high energy dissipation capability.

Progetti di ricerca (Research Projects)

  • Micro-Structural Problems and Models: Applications in Structural and Civil Engineering, Italian Ministry of Education Research Program, 2004-2006, title of the research: Shape-Memory Alloy Composites: Modeling and Computational Procedures for Structural Engineering Applications, Focal Point: Prof. Elio SACCO.
  • Shape-Memory-Alloy Advanced Modeling for Civil, Industrial and Biomedical Engineering Applications, Italian Ministry of Education Research Program, 2008-2010, title of the research: Micro-Macro Procedures for the Study of SMA Based Composite Structures: Constitutive Modeling, Computational Micro-Mechanics and Structural Analysis, Focal Point: Prof. Sonia MARFIA.
  • Multi-Scale Modeling of Materials and Structures, Italian Ministry of Education Research Program, 2009, title of the research: Multi-Scale Modeling of Devices and Structural Elements in Composites with Shape Memory Alloys Inclusions, Focal Point: Prof. Elio SACCO.

Collaborazioni internazionali attive (ongoing international collaborations)

  • Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique – CNRS (Marsiglia, Francia); contact prof. Frédéric LEBON
  • School of Engineering and Design - Brunel University (Londra, UK); contact prof. Giulio ALFANO
[Ultima modifica: martedì 29 maggio 2018]