I metodi sviluppati per analizzare il comportamento meccanico dei materiali (meccanica della frattura e meccanica del danno) sono fondamentali per lo sviluppo di nuovi approcci per la valutazione dell’integrità strutturale dei componenti meccanici. L’applicazione di tecniche specifiche per l’analisi di componenti meccanici in servizio (danneggiamento da impatto a bassa e alta velocità, tollerabilità dei difetti, propagazione delle cricche e carichi termomeccanici) è alla base di molte applicazioni in quest’area. All'interno di questo filone di ricerca si posizionano anche le metodologie di monitoraggio strutturale e prognostica (applicazione di sensori localizzati, distribuiti ed embedded, Artificial Neural Network, metodologie statistiche per la valutazione della vita residua in esercizio, ecc.) applicate a sistemi meccanici ed aeronautici.

Di seguito si elencano brevemente le principali attività di ricerca che vengono portate avanti in questo filone:

• Test a fatica e modellazione di giunti adesivi:
  • prove quasi statiche e di fatica di giunti incollati (strutture metalliche e in materiale composito);
  • valutazione della resistenza a fatica dei giunti incollati mediante analisi FE;
  • valutazione della vita residua delle strutture incollate anche attraverso metodi di Monitoraggio.

• Integrità strutturale di componenti aerospaziali e meccanici:
  • previsione della vita a fatica con incluso approcci avanzati in presenza di difetti;
  • modellazione non lineare ad alta fedeltà;
  • simulazione e valutazione del processo tecnologico e delle proprietà meccaniche die materiali coinvolti.

• Affidabilità strutturale in condizioni di carico estreme:
  • impatti balistici e a bassa velocità, esplosioni (valutazione dei danni);
  • valutazione della vita residua di componenti danneggiati;
  • virtual testing attraverso analisi numeriche multifisiche, approcci meshless;
  • comportamento meccanico di materiali soggetti a grande plasticità, alta velocità di deformazione, alta temperatura e pressione, criteri di frattura e danneggiamento, delaminazione.

• Monitoraggio strutturale e prognostica:
  • progettazione di reti di sensori per il monitoraggio del carico e il monitoraggio strutturale (FBG, trasduttori piezoelettrici, CVM, ecc.);
  • diagnosi e prognosi in tempo reale basata su modelli surrogati, digital twin;
  • identificazione del modello in tempo reale e aggiornamento delle proprietà dei materiali;
  • rilevamento degli impatti, localizzazione e valutazione energetica in tempo reale.

• Integrità strutturale dei componenti ferroviari: competenze sull’integrità strutturale di componenti ferroviari con particolare attenzione agli intervalli di ispezione e durata degli assi, ma anche di altri componenti del carrello. Anche le tecniche NDT per le ferrovie sono ampiamente studiate.

Il gruppo di ricerca è attivo anche attraverso progetti internazionali, tra questi quelli più recenti: EDA PATCHBOND II (Bolt free battle and operational damage repairs of composite aircraft primary structures), EDA NextProp (Next Generation of Propellers), EDA SAMAS (SHM application to Remotely Piloted Aircraft Systems), EDA ASTYANAX (Aircraft fuselage crack monitoring system and prognosis through expert on-board sensor network), EDA HECTOR (Helicopter fuselage crack monitoring and prognosis through on-board sensor network), EDA ISSA (Integrated Simulation of Non-Linear Aero-Structural Phenomena Arising On Combat Aircraft In Transonic Flight), FP6 Premeccy (Predictive Methods for Combined Cycle Fatigue in Gas Turbine Blades).

Il gruppo è inoltre nel comitato di gestione dei seguenti laboratori interdipartimentali: PoliNDT (Laboratorio per la diagnostica e il monitoraggio strutturale) nato per approfondire e applicare tecniche diagnostiche non distruttive e innovative applicate ai settori dell'ingegneria Civile e Meccanica, LAFOS (Laboratory on fiber optic sensors) focalizzato nella progettazione di sistemi di misura complessi, METAMAT-LAB volto allo studio e alla modellazione multi-physics delle proprietà dei metamateriali, HSR (High strain rate) che si occupa di approfondire il comportamento dinamico dei materiali con focus sugli impatti.