Studio numerico e sperimentale del comportamento termo-meccanico di componenti stampati in polipropilene espanso

Le schiume polimeriche sono largamente utilizzate grazie al loro basso costo, alla bassa conduttività termica, all’elevata resistenza specifica e alle eccellenti proprietà di isolamento sia termico che acustico. Tra i polimeri espansi più utilizzati c'è il polipropilene espanso (EPP), che si distingue per la sua combinazione di proprietà meccaniche eccellenti, buona resistenza termica e capacità di assorbire energia. Grazie alla sua struttura cellulare chiusa e omogenea, l’EPP offre anche una conduttività termica stabile, rendendolo adatto a condizioni ambientali umide e a impieghi come materiale isolante avanzato. Uno degli obiettivi principali di questo studio è caratterizzare in modo completo il polipropilene espanso, con particolare attenzione al comportamento del materiale sottoposto a grandi deformazioni e a diverse temperature operative. Verrà implementato il modello iperelastico di Ogden, che permette di descrivere il comportamento non lineare di materiali sottoposti a grandi deformazioni. Di conseguenza, verrà condotta la calibrazione dei parametri del modello di Ogden, che verrà effettuata utilizzando dati sperimentali ottenuti da prove di trazione uniassiale, compressione monoassiale e taglio. Un aspetto centrale di questa tesi è l’integrazione dell’effetto della temperatura nel modello di Ogden, che non ne prevede l'influenza. Attraverso prove sperimentali a temperature differenti, verranno definiti i parametri aggiuntivi per estendere il modello, così da caratterizzare accuratamente l’EPP anche a temperature variabili (a caldo, a freddo e a temperatura ambiente). Un punto focale di questo progetto di ricerca è testare il polipropilene espanso per valutarne l’uso strutturale in applicazioni industriali. La valutazione di tale materiale è stata effettuata attraverso una prova di compressione su un componente reale realizzato completamente in EPP. Per misurare la deformazione è stata adottata la tecnica della Digital Image Correlation (DIC) e i risultati sperimentali ottenuti sono stati successivamente confrontati con simulazioni numeriche agli elementi finiti per validare il modello matematico iperelastico di Ogden utilizzato.