Analisi Teorico Sperimentale di Materiali Iperelastici

This work deals with hyperelastic materials characterization and then pointing out strain-energy function s parameters. For mechanical test-phase, planar test systems, also used for uniaxial tests, and biaxial systems have been deployed. These systems simple design allow an easy realization of tests due to the simplicity to swap between different set-ups. We introduced a new sample technique because of high strains which keep us from using classical strain gauge. This measurement technique uses a high resolution CCD cam and an automatic post-processing and synchronizing procedure for data coming out from machine test through commercial software Labview® and Matlab®. The system developed has given excellent results and the perfect overlap of the stress-strain curves with the curves obtained from the test machine, in the case of uniaxial and planar tests, showing the goodness of the procedure and the applicability of the biaxial tests where you can not make a direct comparison with data from the uniaxial machine. The material used is a commercial silicone, produced by Angst+Pfister with code QMV. Finally, the material characterized according to the best fit with the available models in the literature, it was verified that the model with the numerical analysis with finite element analysis. It was also proposed an iterative method based on the analysis of image and numerical finite element analysis for the identification of the component volume. This study did not have the only purpose to test materials with non-linear behavior, but also to realize in a simple and accessible testing methodology for bi-axial test and at the same time understand and give the right importance at the volumetric component of the strain energy function.

Il presente lavoro è incentrato sulla caratterizzazione di materiali a comportamento Iperelastico, e quindi volto alla determinazione dei parametri della funzione energia di deformazione. Per la realizzazione delle prove meccaniche, sono stati progettati e realizzati i sistemi di test di tipo planare, utilizzati anche per prove monoassiali, e di un opportuno sistema per test biassiali. I sistemi permettono in maniera agevole la realizzazione dei test necessari e passare in maniera veloce da un set-up ad un altro. Per l impossibilità di poter applicare le tecniche di estensimetria di contatto, per via delle grandi deformazioni in gioco, è presentata una metodologia di rilievo mediante l utilizzo di una camera CCD ad alta risoluzione ed una procedura automatica di post elaborazione e sincronizzazione dei dati provenienti dalla prova mediante l utilizzo dei software Labview® e Matlab®. Il sistema misuristico messo a punto ha dato ottimi risultati e la perfetta sovrapposizione delle curve sforzo-deformazione ottenute con le curve provenienti dalla macchina di prova, nel caso di prove monoassiali e planari, mostrando la bontà della procedura e l applicabilità sui test biassiali dove non è possibile effettuare un confronto diretto con i dati provenienti dalla macchina monoassiale. Il materiale utilizzato al raggiungimento dello scopo è un silicone commerciale, prodotto dalla Angst + Pfister, con sigla VMQ. Infine, ottenute le curve caratteristiche, quindi caratterizzato il materiale secondo il miglior fit con i modelli disponibili in letteratura, è stata verificata la rispondenza del modello con l analisi numerica agli elementi finiti. È stato anche proposto un metodo iterativo basato sull analisi dell immagine e analisi numeriche agli elementi finiti per l identificazione della componente volumetrica. Concludendo, il presente lavoro non ha avuto come unico obiettivo quello di testare un materiale a comportamento non lineare, ma anche quello di realizzare in maniera semplice ed accessibile una metodologia di test soprattutto nel caso bi-assiale e nel contempo capire e darne il giusto peso al termine volumetrico nei modelli di energia di deformazione.