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progettare
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settembre
2015
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industria aerospace
Dossier
rispetto ad altre classi quali acciai, vetri
e ceramici. Nella figura centrale è ripor-
tato un grafico a bolle dell’elasticità del
materiale (modulo elastico) rispetto al
peso (densità) da cui si evince che le
leghe di titanio, alluminio, magnesio
e i materiali compositi, hanno valori
di densità via via minori rispetto ai
restanti materiali con valori di modulo
elastico dell’ordine di circa un centinaio
di GPa. Questo fa sì che, ad oggi, questi
materiali sianoquelli piùadatti e soprat-
tuttoperformanti perapplicazioni di tipo
aeronautico.
Tuttavia per meglio comprendere le
enormi potenzialità dei materiali com-
positi, è interessante valutare come si
modificano questi grafici a bolle, se
si tiene conto della rigidezza specifica
(rapporto tramodulo elastico e densità)
in funzione della resistenza specifica
(rapporto tra resistenza a rottura del
materiale e densità). Infatti è ben e-
vidento nella figura in basso il netto
allontanamento verso elevati valori di
questi due indici di performance della
bolla relativa ai materiali compositi in
fibra di carbonio (in alto a destra del
grafico). Risultano pertanto i più adatti
all’industria aeronautica esibendo tali
elevate prestazioni.
I materiali compositi esibiscono diversi
vantaggi rispetto ai materiali ‘tradizio-
nali’. Oltre a mostrare elevate proprietà
termomeccaniche, hanno un peso con-
tenuto. Inoltresono facilmenteottenibili
forme di tipo complesso e, sfruttando
l’anisotropia, è possibile massimizzare
la resistenza e la rigidezza secondo ben
definitedirezioninellequaliilprogettista
si aspetta maggior carico applicato.
Sebbene i materiali compositi abbiano
un ruolo sempre più rilevante nella re-
alizzazione di velivoli sia dell’aviazione
generale che di quelli commerciali e
militari, i materiali tradizionali quali le
leghe di alluminio ne rappresentano
senz’altro un’altra classe molto usata.
L’alluminio strutturale è tipicamente
usato in lega. La lega della serie 7XXX
Grafico a bolle tra modulo di elasticità dei materiali e densità.
Grafico a bolle che relaziona la rigidezza specifica con la resistenza specifica.
Rappresentazione dei principali materiali usati sul Boeing 787