ASSOCIAZIONE ITALIANA PER L’ANALISI DELLE SOLLECITAZIONI XXXIV CONVEGNO NAZIONALE — 14–17 SETTEMBRE 2005, POLITECNICO DI MILANO * Corresponding author: Tel.: 0161-226372; Fax.: 0161-226322; E-mail: massimiliano.avalle@polito.it METODOLOGIE SPERIMENTALI PER LA CARATTERIZZAZIONE DELLA RESISTENZA A TAGLIO DI GIUNZIONI PER MATERIALI CERAMICI AVANZATI E COMPOSITI CERAMICI M. Avalle a * , A. Ventrella b , M. Ferraris b , M. Salvo b a Politecnico di Torino, Dipartimento di Meccanica, Corso Duca degli Abruzzi 24 – 10129 Torino (TO), e-mail: massimiliano.avalle@polito.it b Politecnico di Torino, Dipartimento di Scienza dei Materiali ed Ingegneria Chimica, Corso Duca degli Abruzzi 24 – 10129 Torino (TO), e-mail: andrea.ventrella@polito.it Sommario Un importante problema che limita l’impiego dei materiali ceramici per applicazioni ingegneristiche è quello di unire varie parti per ottenere geometrie complesse. Le tecnologie di giunzione sono in continua evoluzione. Mancano inoltre efficaci metodi valutazione delle proprietà meccaniche univocamente accettati. In questo lavoro si discutono e si confrontano alcune tecniche per la caratterizzazione della resistenza a taglio delle giunzioni per materiali ceramici innovativi, carburo di silicio e compositi a matrice di carbonio rinforzati con fibre di carbonio. Le prove utilizzate e note in letteratura sono numerose, ciascuna con vantaggi e svantaggi e non ne esiste una ottimale, universalmente accettata ed adottata. I risultati ottenuti da una vasta campagna sperimentale ed esaminati con l’ausilio di modelli numerici agli elementi finiti, sono stati impiegati per mettere in luce le problematiche esistenti e suggerire le soluzioni di prova in grado di fornire risultati più affidabili. Abstract An important topic related to the use of advanced engineering ceramics is joining. Limited availability and knowledge of joining techniques, not yet available or at the preliminary research stage, often limit the utilization of these ceramics, especially when dealing with complex structures. Moreover, there is a lack of one widely accepted experimental method to evaluate the mechanical properties of the joints. In the present work, the methods to characterize the shear strength of joined ceramics are discussed and compared. The results of a large experimental campaign are shown in this work: a critical analysis of the main problems is presented, in order to suggest acceptable testing methods. Parole chiave: materiali ceramici, prove di resistenza a taglio, metodi di giunzione 1. INTRODUZIONE Lo studio dei materiali innovativi è premessa fondamentale per lo sviluppo della maggior parte delle attività industriali moderne. Fra i materiali innovativi, i cosiddetti ceramici innovativi e i compositi a matrice ceramica rinforzata con fibre ceramiche sono i materiali più promettenti per applicazioni ove siano richieste contemporaneamente resistenza meccanica e resistenza in esercizio alle alte temperature. Essi rappresentano una risorsa estremamente importante per lo sviluppo di alcune tecnologie altamente innovative nella generazione di energia (celle a combustibile, fusione nucleare...) e in vari processi tecnologici ampliamente consolidati (è infatti dimostrato che molte applicazioni