Issue 28

P.Valentino et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 28 (2014) 1-11 ; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.28.01 1 Mechanical characterizationof basaltwoven fabric composites: numerical and experimental investigation PiergiorgioValentino, Emanuele Sgambitterra, FrancoFurgiuele University of Calabria, Department of Mechanical, Energy and Management Engineering, Ponte P. Bucci, 44C, 87036 Rende (CS), Italy MarcoRomano, IngoEhrlich University of Applied Sciences Regensburg, Department of Mechanical Engineering, Laboratory for Composite Technology, Galgenbergstrasse 30, 93053Regensburg, Germany NorbertGebbeken University of the Bundeswehr Munich, Institute for Engineering Mechanics and Structural Mechanics, Werner-Heisenberg- Weg 39, 85577Neubiberg, Germany A BSTRACT . Basalt fabric composite, with different twill wave reinforcements, i.e. twill 2/2 and twill 1/3, have been studied in this work by means of experimental tests and numerical finite element (FE) simulations. As fabric reinforcements show repeating undulations of warp and fill yarn, simplemixtures law cannot be applied. As a consequence, the mesoscopic scale, lying between the microscopic and the macroscopic one, has to be taken into account to mechanically characterize a fabric reinforced composite. The aim of this work is to evaluate the stiffness of a fabric reinforced composite in warp and fill direction. In particular a numerical FE model, assuming elliptical sections and sinusoidal shape of the yarns, has been implemented and experimental tests have been carried out in order to validate the proposedmodel. Finally, the strength and the failuremodes of the composite material, for each analysed structure and textile orientation, have been experimentally investigated. S OMMARIO . Diverse tipologie di tessuti compositi con fibre di basalto, i.e. tessitura 2/2 e tessitura 1/3 con fibre di basalto sono stati studiati in questo lavoromediante prove sperimentali e simulazioni agli elementi finiti (FE). Poiché i tessuti rinforzanti sono caratterizzati da ondulazioni ripetute di trama e ordito la semplice legge delle misture non può essere applicata. Per questomotivo la scalamesoscopica, via di mezzo tra quellamicroscopica emacroscopica, è utilizzata per la caratterizzazionemeccanica di questa tipologia di compositi. Scopo del presente lavoro è quello di determinare la rigidezza sia nella direzione della trama che in quella dell’ordito dei compositi rinforzati con tessuti. In particolare è stato implementato un modello numerico agli elementi finiti, (FE) realizzato ipotizzando le sezioni dei fasci di forma ellittica e con andamento sinusoidale e i risultati ottenuti sono stati validati mediante confronto sperimentale. Infine, si è investigato sulla resistenza e il modo di cedimentodel materiale composito, per ogni struttura analizzata ed orientazione del tessuto. K EYWORDS . Basalt fibre, Basalt fibre reinforced plastic, Fabric reinforcement, Woven fabric, Tensile testing, RepresentativeVolumeElement (RVE).