| Meccanica
computazionale, della frattura ed elementi finiti
L'area
di ricerca è focalizzata sulla meccanica computazionale, con
riferimento agli elementi finiti per legami costitutivi non lineari,
discontinuità e problemi di meccanica della frattura.
Tra
gli argomenti di particolare interesse vi sono la modellazione di elementi
strutturali in cemento armato attraverso approcci basati sulla meccanica
della frattura, strutture in muratura o blocchi di pietra, sviluppo
di nuovi modelli ed algoritmi computazionali.
Dal
2000 lavora in collaborazione con il Prof. Ted Belytschko (Northwestern
University, Evanston, IL, USA). Tale collaborazione, iniziata nell'ambito
dei metodi mesh-free, è poi continuata nello sviluppo di vari
aspetti dell'eXtended Finite Element Method (XFEM), quali la modellazione
attraverso level sets di fratture e discontinuità. Attualmente
si interessa dello sviluppo di nuovi metodi per l'analisi di dislocazioni,
con l'obiettivo di superare le limitazioni degli approcci comunemente
utilizzati, principalmente legate all'alto costo computazionale.
Lavora
inoltre con il Prof. Alberto Carpinteri allo sviluppo del Bridged Crack
Model per travi in cemento armato soggette a flessione e taglio. Scopo
del modello e del programma di ricerca è lo sviluppo di un modello
unificato per le rotture a flessione, taglio e schiacciamento del calcestruzzo
al fine di valutare il carico e la modalità di rottura delle
travi al variare del fattore di scala, della percentuale d'armatura,
della snellezza e delle caratteristiche meccaniche dei materiali. Tali
modalità di rottura e la traiettoria della frattura di collasso
vengono individuate attraverso pochi parametri adimensionali. L'ambito
ricerca si colloca nell'estensione al problema del taglio e dello schiacciamento
del calcestruzzo del modello originariamente proposto da Carpinteri
per la sola rottura a flessione.
Al
modello semianalitico attualmente sviluppato se ne sta affiancando un
secondo, di tipo numerico e basato sull'XFEM, che fonde l'approccio
del Bridged Crack Model con un nuovo modello per il collasso a compressione,
recentemente introdotto da Carpinteri e denominato Overlapping Crack
Model, basato su una fessura coesiva fittizio a compressione. Questo
aspetto è attualmente in via di sviluppo.
L'attività
di ricerca teorica e numerica sul comportamento meccanico di travi in
cemento armato è stata integrata da prove sperimentali su modelli
in scala, anche in presenza di fibre metalliche di rinforzo. E' in corso
di attuazione una seconda campagna di prove destinata alla verifica
della variazione della risposta al variare della snellezza, della scala
e della percentuale e dell'area di armatura.
Le
prove sperimentali sono state supportate dal Gruppo
Buzzi-Unicem. |
