Interessi di ricerca

Effetti di Scala sulla resistenza a trazione

Stefano Invernizzi si è occupato degli effetti di scala sulla resistenza a trazione dei materiali con microstruttura disordinata. In particolare, si è interessato delle cosiddette teorie statistiche della resistenza, ed ha studiato come la distribuzione statistica dei difetti influisca sull’effetto di scala previsto da tali teorie.

Determinazione sperimentale delle proprietà frattali dei materiali strutturali

Ha sviluppato una attrezzatura laser servocontrollata in grado di acquisire la topografia tridimensionale di superfici scabre o porose. Inoltre, ha implementato numericamente gli algoritmi in grado di calcolare la dimensione frattale e lo spettro multifrattale delle superfici acquisite, al fine di evidenziare le proprietà frattali dei materiali strutturali.

Successivamente, ha progettato e realizzato un’apparecchiatura di prova a trazione uniforme dotata di due snodi sferici in grado di mantenere il carico centrato durante il ramo di softening. Tale apparecchiatura, unitamente a quelle sviluppate in precedenza, è stata utilizzata per lo studio dell’influenza del danneggiamento sulle proprietà frattali dei materiali strutturali danneggiati.

Meccanica del contatto

Ha utilizzato l’apparecchiatura laser per il rilievo e la caratterizzazione di superfici scabre di varia natura, al fine di studiarne il comportamento attritivo ed abrasivo. Mediante gli algoritmi per il calcolo frattale da lui sviluppati, ha studiato la multifrattalità delle forze di contatto scambiate tra superfici autoaffini, al fine di mettere in luce gli aspetti invarianti rispetto alla scala ed approfondire la conoscenza dell’effetto di scala sulla resistenza allo scorrimento.

Inoltre, ha implementato un codice di calcolo basato sull’analogia di Cattaneo per determinare gli sforzi tangenziali scambiati tra superfici scabre e l’energia dissipata, ad esempio, nei fenomeni di “fretting”.

Infine, egli ha approfondito lo studio della propagazione della frattura nei problemi di indentazione ed intaglio mediante l’utilizzo di codici FEM e del Lattice Model.

Aspetti multifrattali nella sismicità

Ha condotto uno studio sul catalogo italiano dei terremoti al fine di mettere in luce gli aspetti frattali e multifrattali spazio-temporali del processo di rilascio dell’energia sismica. Lo studio è stato affiancato a quello sui problemi di contatto e scorrimento, allo scopo di ricavare un modello meccanico per le faglie geologiche.

Modellazione numerica di edifici storici in muratura

Ha approfondito la problematica della modellazione numerica di edifici storici in muratura. Si è occupato di facciate di edifici soggette a cedimenti differenziali causati dalla realizzazione di tunnel metropolitani, e di strutture a torre (case torre, torri campanarie). Ha collaborato allo sviluppo ed all’implementazione di un modello di danneggiamento particolarmente adatto allo studio di strutture di grande scala.

Meccanica computazionale

Collabora con il Prof. Jan Rots (TUDelft) allo sviluppo ed implementazione di un nuovo approccio agli elementi finiti basato sull’approssimazione a “dente di sega” del legame costitutivo di softening. Il metodo si è mostrato particolarmente robusto ed efficace in tutti i casi in cui il rapporto tra l’energia elastica immagazzinata e l’energia dissipabile mediante la frattura è molto elevato, e la propagazione della frattura avviene in modo improvviso.