I gusci, cioè le strutture sottili in cui il materiale è disposto attorno ad una superficie curva, trovano largo impiego in molti settori dell'ingegneria civile e industriale (grandi coperture, serbatoi, fusoliere, dispositivi elettronici).
Per le loro caratteristiche, i gusci sono infatti strutture che, mobilitando la portanza per forma, sono capaci di sostenere grandi carichi con un impiego di materiale modesto oppure, nelle applicazioni che lo richiedono, di consentire grandi cambiamenti di forma mantenendo modeste le deformazioni (scongiurando così l'insorgenza di deformazioni irreversibili).
Tuttavia, pur garantendo una grande efficienza strutturale, le strutture a guscio si dimostrano particolarmente vulnerabili nei confronti dei meccanismi di danneggiamento e di collasso, con quest'ultimo che si verifica in maniera improvvisa e catastrofica stante la natura sostanzialmente isostatica delle stesse.
Malgrado la loro grande diffusione, non è ancora pienamente compreso e adeguatamente descritto né il processo di formazione e propagazione del danneggiamento né il ruolo, cruciale, che in questo svolge la forma della superficie media.
Ciò costituisce un limite nella progettazione di nuove strutture e impedisce, per le strutture esistenti, la formulazione e l'implementazione di specifiche tecniche di identificazione del danno, che invece si vanno diffondendo con sempre maggior successo per le altre tipologie strutturali.
Nella proposta in oggetto, con l'obiettivo di dare un contributo alla modellazione e all'identificazione del danneggiamento nei gusci elastici sottili, si intende formulare e implementare in codici di calcolo numerico:
i) un modello di danno di tipo `phase-field';
ii) una tecnica di identificazione del danneggiamento.
Il progetto intende fornire modelli, informazioni e strumenti utili sia nella progettazione di nuove strutture che nella valutazione dello stato di integrità di strutture esistenti.
Il progetto intende fornire modelli, informazioni e strumenti utili sia nella progettazione di nuove strutture che nella valutazione dello stato di integrità di strutture esistenti.
Con riferimento alla progettazione di nuove strutture, in tempi recenti i massimi sforzi sono stati indirizzati verso lo sviluppo di nuovi materiali e nuove tecnologie di produzione.
Tuttavia, nel caso delle strutture a guscio, la forma geometrica influenza la risposta meccanica in misura uguale, se non maggiore, alle proprietà costitutive.
Una piena comprensione del ruolo giocato dalla forma, in particolare durante i processi di danneggiamento, sarebbe di grande importanza nella fase di progettazione.
In questo senso, il completamento della prima fase del progetto porterebbe almeno due elementi di forte innovazione:
i) andrebbe a colmare, almeno in parte, l'assenza di modelli matematici interpretativi del danneggiamento delle strutture a guscio;
ii) aprirebbe la via a nuovi approcci progettuali; ad esempio, la forma strutturale potrebbe essere scelta per ottenere un prestabilito livello di tenacità a rottura, in modo da controllare il meccanismo di collasso.
Con riferimento alla valutazione dello stato di integrità delle strutture esistenti, la formulazione di una tecnica di identificazione del danneggiamento strutturale applicabile alle strutture a guscio, data la loro enorme diffusione nell'ingegneria civile e industriale, costituirebbe un contributo di rilevante interesse scientifico e tecnico.