Struttura e sicurezza dei veicoli: progettazione, simulazione, ottimizzazione e prove

Il gruppo di ricerca è specializzato nell’analisi, modellazione, progettazione, costruzione e conseguente caratterizzazione sperimentale di strutture per autoveicoli sotto il doppio profilo della sicurezza e dell’alleggerimento. Le strutture dei veicoli sono atipiche rispetto ad altre strutture del settore meccanico in quanto caratterizzate da elevata complessità per via della specifica configurazione, dell’uso di strutture scatolate in parete sottile, di quello invalso in tempi più recenti di strutture ibride (cioè costituite da parti in materiali di tipo diverso) per le quali è necessario utilizzare metodologie di giunzione strutturale specifiche e in tempi recentissimi di strutture e/o componenti realizzati mediante tecnologie di Additive Manufacturing, e dei vincoli posti dalle tecnologie di produzione.

L’attività di progettazione delle strutture della scocca include lo studio di soluzioni architetturali innovative, di soluzioni ibride e multimateriale, di soluzioni alleggerite. Include inoltre i dispositivi a bordo vettura, quali airbag, cinture di sicurezza, knee bolse, …) destinati a aumentare la sicurezza dei passeggeri.

Di particolare rilievo è l’attività svolta in campo biomeccanico volta alla modellazione del corpo umano per poter studiare le conseguenze degli incidenti in termini di traumi subiti e alla messa a punto di modelli biomeccanici per la valutazione della pericolosità degli impatti.

L’attività condotta negli anni include lo sviluppo di modelli teorici e agli Elementi Finiti, specificatamente adatti a trattare problemi dinamici fortemente non lineari, e di rilievi sperimentali per la caratterizzazione dei materiali di interesse, e per l’analisi strutturale di prototipi. 

Ai metodi di analisi strutturale si affiancano le metodologie di ottimizzazione strutturale volte a individuare il valore ottimale delle variabili di progetto per massimizzare le prestazioni della struttura. A tale fine sono stati sviluppati strumenti sia per l’ottimizzazione topologica, sia per l’ottimizzazione di forma, sia ancora per l’ottimizzazione dei parametri geometrici della struttura, queste ultime anche in presenza di forti non linearità. Le metodologie di ottimizzazione topologica vengono utilmente impiegate tenendo conto sia delle tecnologie di produzione classiche sia di quelle più innovative con particolare riferimento all’Additive Manufacturing.

L’attività sperimentale, si basa su una solida competenza di meccanica sperimentale (dalla classica estensimetria, alle misure dinamiche, alla analisi di immagine) e comprende varie tipologie di prove quasi-statiche, dinamiche, di impatto, di creep, volte alla caratterizzazione dei materiali di interesse (metallici, acciaio, alluminio, composito, plastiche, schiume strutturali per citare quelli per i quali sono state svolte la maggior parte delle indagini) sia alla caratterizzazione della risposta strutturale di componenti, con particolare attenzione alla risposta in campo elastico, alla individuazione dei carichi di collasso ed al comportamento post-collasso fino al definitivo cedimento. Si sono sviluppate inoltre attrezzature e sistemi di prova, sensori e sistemi di acquisizione dedicati per le applicazioni oggetto di indagine.

Si evidenzia infine che molte delle attività di ricerca sono svolte in collaborazione e sinergia con il gruppo di ricerca "Meccanica dei materiali e delle giunzioni: modelli, fatica, impatto e prove ".

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