Analisi dei materiali
E (Vetro) ≃ 70 GPa, ovvero simile all'alluminio. Data: 1/10/2016
Tabella dei materiali
| Materiale | Densità (kg/m3) | E (GPa) | σt (σt lot. a trazione) | Grandezze specifiche | E/P | σt/P |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Acciaio | 7800 | 200 | 1200 | 9,5·104 | 1,5·105 | |
| AR | 1800 | 200 | 300 | 2,5·105 | 1,6·105 | |
| Polimero X | 70 | 80 | 3,6·104 | 4,5·104 | ||
| Vetro X | 90 | 110 | 58,8·104 | 5,6·104 | ||
| Resina poliestere + fibra vetro 20% | 1850 | 40 | 1000 | 2,16·104 | 5,4·105 | |
| Resina epossilica + fibra di carbonio | 1475 | 147 | 4600 | 7,0·104 | 9,5·105 |
Considerazioni sui materiali
Dalla tabella, si evince che un polimero dal punto di vista meccanico non ha grandi qualità, essendo di un ordine di grandezza inferiore rispetto ai metalli. La resistenza del vetro è legata alla resistenza alla superficie.
Le prestazioni di un materiale composito non sono legate al peso, ma alla frazione di volume della fibra. Se il polimero e il vetro si rompono in maniera elastica, mentre il composto in maniera tenace, questo dato è la tenacità anche se non è presente in tabella.
Consideriamo adesso il secondo composto, in cui ciò che cambia è la frazione di volume e il dimensionamento; più fibre inseriamo, più si riducono le prestazioni. Le fibre hanno un comportamento diverso rispetto al vetro (resina), ovvero si rompono meno facilmente. Abbiamo creato un materiale economico con prestazioni elevate.
La resina epossilica e le resine poliestere hanno più un motore di sistema densità. Esistono alcune fibre di carbonio dette speciali che aumentano notevolmente le prestazioni, riducendo l'uso anche quello decorativo. Per la resistenza si potrebbe arrivare anche a 2000 - 2400 MPa.
Ulteriori dettagli
Quindi abbiamo un livello di dimensionamento elevato, però più costoso ed è cruciale gestire le caratteristiche che cambiano drasticamente. La soluzione strategica è sovrapporre strati tra loro con fibre.
Nuova tabella dei materiali
| Materiale | Densità (kg/m3) | E (GPa) | σt (G tot. a trazione) | HPa | Grandezze specifiche | E/P | σt/P |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Acciaio | 7800 | 200 | 1200 | 9,5·106 | 1,5·105 | ||
| AR | 2500 | 80 | 700 | 10 | 3,6·104 | 2,8·105 | |
| Polimero X | 1200 | 4 | 25 | 1 | 3,3·103 | 2,1·104 | |
| Vetro | 2500 | 75 | 6·104 | ||||
| Vetro 2 | 2500 | 85 | 3,4·105 | ||||
| Resina pol. | 1400 | 9 | 110 | 19 | 5,8·106 | 7,9·104 | |
| Resina pol. 2 | 1850 | 40 | 1000 | 2,14·104 |
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