Stima del danno di un provino composito sulla base della risposta in frequenza e della vita a fatica

This study analyzes the mechanical behavior of a sandwich structure, consisting of a central core with a honeycomb configuration, enclosed between two outer layers made of laminate. Thanks to its characteristics, this type of material is widely used in the aerospace, automotive, and marine sectors. The aim of the research is to assess how the presence of damage—particularly at the interface between the honeycomb and the laminate—affects the vibration modes and fatigue life of such structures. The study involves a comparison between numerical simulations and experimental tests carried out in the laboratory. Using the Abaqus software, we developed finite element models to simulate the static and fatigue behavior of both intact and damaged samples. Through frequency analysis, we investigated the effect of damage on the vibration modes, while fatigue analysis focused on stress concentrations in the damaged areas. From an experimental standpoint, we fabricated several sandwich specimens, some of which included artificial defects designed to simulate the effect of delamination. The natural frequencies were determined through shaker tests, while fatigue life was assessed using three-point bending fatigue tests. The results showed that the impact of damage on the vibration modes of the component is negligible. On the other hand, the bending tests demonstrated that it is possible to accurately predict the fatigue life of damaged components based on numerical modeling.

Questo studio analizza il comportamento meccanico di una struttura sandwich, costituita da un'anima centrale con struttura honeycomb, racchiusa tra due strati esterni composti da del laminato. Grazie alle sue caratteristiche, questo tipo di materiale trova largo impiego nei settori aerospaziale, automobilistico e navale. L’obiettivo della ricerca è valutare come la presenza di danni — in particolare nell'interfaccia tra honeycomb e laminato — influenzi li modi di vibrare e la vita a fatica di tali strutture. Il lavoro prevede la comparazione tra simulazioni numeriche e prove sperimentali ottenute in laboratorio. Utilizzando il software Abaqus, abbiamo realizzato modelli agli elementi finiti per simulare il comportamento statico e a fatica sia di campioni integri che danneggiati. Con l’analisi delle frequenze, abbiamo studiato l’effetto del danneggiamento sui modi di vibrare, mentre con l’analisi a fatica ci siamo focalizzati sulle concentrazioni di tensione in corrispondenza delle zone danneggiate. Dal punto di vista sperimentale, abbiamo realizzato diversi provini sandwich, alcuni dei quali presentavano difetti artificiali volti a simulare l'effetto della delaminazione. Le frequenze naturali sono state determinate mediante prove su shaker, mentre la vita a fatica è stata valutata con test a fatica in flessione a tre punti. I risultati hanno evidenziato come l'impatto del danneggiamento sui modi di vibrare del componente sia trascurabile. Le prove a flessione hanno invece mostrato come sia possibile prevedere con buona approssimazione la vita a fatica dei componenti danneggiati a partire dalla modellazione numerica.